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 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
 165 #endif
 166
 167 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
 168
 169 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
 170 {
 171
 172         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
 173                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
 174
 175         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
 176                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
 177 }
 178
 179 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 180 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
 181 {
 182         int ret = 0;
 183         unsigned seq;
 184         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
 185
 186         do {
 187                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
 188                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
 189                         ret = 1;
 190                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
 191                         ret = 1;
 192         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
 193
 194         return ret;
 195 }
 196
 197 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
 198 {
 199         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
 200                 return 0;
 201         if (zone != page_zone(page))
 202                 return 0;
 203
 204         return 1;
 205 }
 206 /*
 207  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
 208  */
 209 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
 210 {
 211         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
 212                 return 1;
 213         if (!page_is_consistent(zone, page))
 214                 return 1;
 215
 216         return 0;
 217 }
 218 #else
 219 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
 220 {
 221         return 0;
 222 }
 223 #endif
 224
 225 static void bad_page(struct page *page)
 226 {
 227         static unsigned long resume;
 228         static unsigned long nr_shown;
 229         static unsigned long nr_unshown;
 230
 231         /*
 232          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
 233          * or allow a steady drip of one report per second.
 234          */
 235         if (nr_shown == 60) {
 236                 if (time_before(jiffies, resume)) {
 237                         nr_unshown++;
 238                         goto out;
 239                 }
 240                 if (nr_unshown) {
 241                         printk(KERN_ALERT
 242                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
 243                                 nr_unshown);
 244                         nr_unshown = 0;
 245                 }
 246                 nr_shown = 0;
 247         }
 248         if (nr_shown++ == 0)
 249                 resume = jiffies + 60 * HZ;
 250
 251         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
 252                 current->comm, page_to_pfn(page));
 253         printk(KERN_ALERT
 254                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
 255                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
 256                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
 257
 258         dump_stack();
 259 out:
 260         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
 261         __ClearPageBuddy(page);
 262         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
 267  *
 268  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
 269  *
 270  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
 271  *
 272  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
 273  * the head page (even the head page has this).
 274  *
 275  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
 276  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
 277  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
 278  */
 279
 280 static void free_compound_page(struct page *page)
 281 {
 282         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
 283 }
 284
 285 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
 286 {
 287         int i;
 288         int nr_pages = 1 << order;
 289
 290         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
 291         set_compound_order(page, order);
 292         __SetPageHead(page);
 293         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
 294                 struct page *p = page + i;
 295
 296                 __SetPageTail(p);
 297                 p->first_page = page;
 298         }
 299 }
 300
 301 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
 302 void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned long order)
 303 {
 304         int i;
 305         int nr_pages = 1 << order;
 306         struct page *p = page + 1;
 307
 308         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
 309         set_compound_order(page, order);
 310         __SetPageHead(page);
 311         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
 312                 __SetPageTail(p);
 313                 p->first_page = page;
 314         }
 315 }
 316 #endif
 317
 318 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
 319 {
 320         int i;
 321         int nr_pages = 1 << order;
 322         int bad = 0;
 323
 324         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
 325             unlikely(!PageHead(page))) {
 326                 bad_page(page);
 327                 bad++;
 328         }
 329
 330         __ClearPageHead(page);
 331
 332         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
 333                 struct page *p = page + i;
 334
 335                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
 336                         bad_page(page);
 337                         bad++;
 338                 }
 339                 __ClearPageTail(p);
 340         }
 341
 342         return bad;
 343 }
 344
 345 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
 346 {
 347         int i;
 348
 349         /*
 350          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
 351          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
 352          */
 353         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
 354         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
 355                 clear_highpage(page + i);
 356 }
 357
 358 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
 359 {
 360         set_page_private(page, order);
 361         __SetPageBuddy(page);
 362 }
 363
 364 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
 365 {
 366         __ClearPageBuddy(page);
 367         set_page_private(page, 0);
 368 }
 369
 370 /*
 371  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
 372  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
 373  *
 374  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
 375  * the following equation:
 376  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
 377  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
 378  * 1 buddy is #10:
 379  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
 380  *
 381  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
 382  * satisfies the following equation:
 383  *     P = B & ~(1 << O)
 384  *
 385  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
 386  */
 387 static inline struct page *
 388 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
 389 {
 390         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
 391
 392         return page + (buddy_idx - page_idx);
 393 }
 394
 395 static inline unsigned long
 396 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
 397 {
 398         return (page_idx & ~(1 << order));
 399 }
 400
 401 /*
 402  * This function checks whether a page is free && is the buddy
 403  * we can do coalesce a page and its buddy if
 404  * (a) the buddy is not in a hole &&
 405  * (b) the buddy is in the buddy system &&
 406  * (c) a page and its buddy have the same order &&
 407  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
 408  *
 409  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
 410  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
 411  *
 412  * For recording page's order, we use page_private(page).
 413  */
 414 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
 415                                                                 int order)
 416 {
 417         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
 418                 return 0;
 419
 420         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
 421                 return 0;
 422
 423         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
 424                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
 425                 return 1;
 426         }
 427         return 0;
 428 }
 429
 430 /*
 431  * Freeing function for a buddy system allocator.
 432  *
 433  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
 434  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
 435  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
 436  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
 437  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
 438  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
 439  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
 440  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
 441  * parts of the VM system.
 442  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
 443  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
 444  * order is recorded in page_private(page) field.
 445  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
 446  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
 447  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
 448  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
 449  * triggers coalescing into a block of larger size.
 450  *
 451  * -- wli
 452  */
 453
 454 static inline void __free_one_page(struct page *page,
 455                 struct zone *zone, unsigned int order)
 456 {
 457         unsigned long page_idx;
 458         int order_size = 1 << order;
 459         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
 460
 461         if (unlikely(PageCompound(page)))
 462                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
 463                         return;
 464
 465         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
 466
 467         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
 468         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
 469
 470         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
 471         while (order < MAX_ORDER-1) {
 472                 unsigned long combined_idx;
 473                 struct page *buddy;
 474
 475                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
 476                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
 477                         break;
 478
 479                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
 480                 list_del(&buddy->lru);
 481                 zone->free_area[order].nr_free--;
 482                 rmv_page_order(buddy);
 483                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
 484                 page = page + (combined_idx - page_idx);
 485                 page_idx = combined_idx;
 486                 order++;
 487         }
 488         set_page_order(page, order);
 489         list_add(&page->lru,
 490                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
 491         zone->free_area[order].nr_free++;
 492 }
 493
 494 static inline int free_pages_check(struct page *page)
 495 {
 496         free_page_mlock(page);
 497         if (unlikely(page_mapcount(page) |
 498                 (page->mapping != NULL)  |
 499                 (page_count(page) != 0)  |
 500                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
 501                 bad_page(page);
 502                 return 1;
 503         }
 504         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
 505                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 /*
 510  * Frees a list of pages.
 511  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
 512  * count is the number of pages to free.
 513  *
 514  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
 515  * see if this freeing clears that state.
 516  *
 517  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
 518  * pinned" detection logic.
 519  */
 520 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
 521                                         struct list_head *list, int order)
 522 {
 523         spin_lock(&zone->lock);
 524         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
 525         zone->pages_scanned = 0;
 526         while (count--) {
 527                 struct page *page;
 528
 529                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
 530                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
 531                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
 532                 list_del(&page->lru);
 533                 __free_one_page(page, zone, order);
 534         }
 535         spin_unlock(&zone->lock);
 536 }
 537
 538 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
 539 {
 540         spin_lock(&zone->lock);
 541         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
 542         zone->pages_scanned = 0;
 543         __free_one_page(page, zone, order);
 544         spin_unlock(&zone->lock);
 545 }
 546
 547 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
 548 {
 549         unsigned long flags;
 550         int i;
 551         int bad = 0;
 552
 553         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
 554                 bad += free_pages_check(page + i);
 555         if (bad)
 556                 return;
 557
 558         if (!PageHighMem(page)) {
 559                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
 560                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
 561                                            PAGE_SIZE << order);
 562         }
 563         arch_free_page(page, order);
 564         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
 565
 566         local_irq_save(flags);
 567         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
 568         free_one_page(page_zone(page), page, order);
 569         local_irq_restore(flags);
 570 }
 571
 572 /*
 573  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
 574  */
 575 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
 576 {
 577         if (order == 0) {
 578                 __ClearPageReserved(page);
 579                 set_page_count(page, 0);
 580                 set_page_refcounted(page);
 581                 __free_page(page);
 582         } else {
 583                 int loop;
 584
 585                 prefetchw(page);
 586                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
 587                         struct page *p = &page[loop];
 588
 589                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
 590                                 prefetchw(p + 1);
 591                         __ClearPageReserved(p);
 592                         set_page_count(p, 0);
 593                 }
 594
 595                 set_page_refcounted(page);
 596                 __free_pages(page, order);
 597         }
 598 }
 599
 600
 601 /*
 602  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
 603  * Please do not alter this order without good reasons and regression
 604  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
 605  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
 606  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
 607  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
 608  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
 609  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
 610  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
 611  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
 612  *
 613  * -- wli
 614  */
 615 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
 616         int low, int high, struct free_area *area,
 617         int migratetype)
 618 {
 619         unsigned long size = 1 << high;
 620
 621         while (high > low) {
 622                 area--;
 623                 high--;
 624                 size >>= 1;
 625                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
 626                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
 627                 area->nr_free++;
 628                 set_page_order(&page[size], high);
 629         }
 630 }
 631
 632 /*
 633  * This page is about to be returned from the page allocator
 634  */
 635 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
 636 {
 637         if (unlikely(page_mapcount(page) |
 638                 (page->mapping != NULL)  |
 639                 (page_count(page) != 0)  |
 640                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
 641                 bad_page(page);
 642                 return 1;
 643         }
 644
 645         set_page_private(page, 0);
 646         set_page_refcounted(page);
 647
 648         arch_alloc_page(page, order);
 649         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
 650
 651         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
 652                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
 653
 654         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
 655                 prep_compound_page(page, order);
 656
 657         return 0;
 658 }
 659
 660 /*
 661  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
 662  * the smallest available page from the freelists
 663  */
 664 static inline
 665 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
 666                                                 int migratetype)
 667 {
 668         unsigned int current_order;
 669         struct free_area * area;
 670         struct page *page;
 671
 672         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
 673         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
 674                 area = &(zone->free_area[current_order]);
 675                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
 676                         continue;
 677
 678                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
 679                                                         struct page, lru);
 680                 list_del(&page->lru);
 681                 rmv_page_order(page);
 682                 area->nr_free--;
 683                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
 684                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
 685                 return page;
 686         }
 687
 688         return NULL;
 689 }
 690
 691
 692 /*
 693  * This array describes the order lists are fallen back to when
 694  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
 695  */
 696 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
 697         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
 698         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
 699         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
 700         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
 701 };
 702
 703 /*
 704  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
 705  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
 706  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
 707  */
 708 static int move_freepages(struct zone *zone,
 709                           struct page *start_page, struct page *end_page,
 710                           int migratetype)
 711 {
 712         struct page *page;
 713         unsigned long order;
 714         int pages_moved = 0;
 715
 716 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
 717         /*
 718          * page_zone is not safe to call in this context when
 719          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
 720          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
 721          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
 722          * grouping pages by mobility
 723          */
 724         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
 725 #endif
 726
 727         for (page = start_page; page <= end_page;) {
 728                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
 729                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
 730
 731                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
 732                         page++;
 733                         continue;
 734                 }
 735
 736                 if (!PageBuddy(page)) {
 737                         page++;
 738                         continue;
 739                 }
 740
 741                 order = page_order(page);
 742                 list_del(&page->lru);
 743                 list_add(&page->lru,
 744                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
 745                 page += 1 << order;
 746                 pages_moved += 1 << order;
 747         }
 748
 749         return pages_moved;
 750 }
 751
 752 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
 753                                 int migratetype)
 754 {
 755         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 756         struct page *start_page, *end_page;
 757
 758         start_pfn = page_to_pfn(page);
 759         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
 760         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
 761         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
 762         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
 763
 764         /* Do not cross zone boundaries */
 765         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
 766                 start_page = page;
 767         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
 768                 return 0;
 769
 770         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
 771 }
 772
 773 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
 774 static struct page *__rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order,
 775                                                 int start_migratetype)
 776 {
 777         struct free_area * area;
 778         int current_order;
 779         struct page *page;
 780         int migratetype, i;
 781
 782         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
 783         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
 784                                                 --current_order) {
 785                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
 786                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
 787
 788                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
 789                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
 790                                 continue;
 791
 792                         area = &(zone->free_area[current_order]);
 793                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
 794                                 continue;
 795
 796                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
 797                                         struct page, lru);
 798                         area->nr_free--;
 799
 800                         /*
 801                          * If breaking a large block of pages, move all free
 802                          * pages to the preferred allocation list. If falling
 803                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
 804                          * agressive about taking ownership of free pages
 805                          */
 806                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
 807                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
 808                                 unsigned long pages;
 809                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
 810                                                                 start_migratetype);
 811
 812                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
 813                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
 814                                         set_pageblock_migratetype(page,
 815                                                                 start_migratetype);
 816
 817                                 migratetype = start_migratetype;
 818                         }
 819
 820                         /* Remove the page from the freelists */
 821                         list_del(&page->lru);
 822                         rmv_page_order(page);
 823                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
 824                                                         -(1UL << order));
 825
 826                         if (current_order == pageblock_order)
 827                                 set_pageblock_migratetype(page,
 828                                                         start_migratetype);
 829
 830                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
 831                         return page;
 832                 }
 833         }
 834
 835         return NULL;
 836 }
 837
 838 /*
 839  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
 840  * Call me with the zone->lock already held.
 841  */
 842 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
 843                                                 int migratetype)
 844 {
 845         struct page *page;
 846
 847 retry_reserve:
 848         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
 849
 850         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
 851                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
 852
 853                 /*
 854                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
 855                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
 856                  * and we want just one call site
 857                  */
 858                 if (!page) {
 859                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
 860                         goto retry_reserve;
 861                 }
 862         }
 863
 864         return page;
 865 }
 866
 867 /*
 868  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
 869  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
 870  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
 871  */
 872 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
 873                         unsigned long count, struct list_head *list,
 874                         int migratetype)
 875 {
 876         int i;
 877
 878         spin_lock(&zone->lock);
 879         for (i = 0; i < count; ++i) {
 880                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
 881                 if (unlikely(page == NULL))
 882                         break;
 883
 884                 /*
 885                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
 886                  * in physical page order. The page is added to the callers and
 887                  * list and the list head then moves forward. From the callers
 888                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
 889                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
 890                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
 891                  * properly.
 892                  */
 893                 list_add(&page->lru, list);
 894                 set_page_private(page, migratetype);
 895                 list = &page->lru;
 896         }
 897         spin_unlock(&zone->lock);
 898         return i;
 899 }
 900
 901 #ifdef CONFIG_NUMA
 902 /*
 903  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
 904  * currently executing processor on remote nodes after they have
 905  * expired.
 906  *
 907  * Note that this function must be called with the thread pinned to
 908  * a single processor.
 909  */
 910 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
 911 {
 912         unsigned long flags;
 913         int to_drain;
 914
 915         local_irq_save(flags);
 916         if (pcp->count >= pcp->batch)
 917                 to_drain = pcp->batch;
 918         else
 919                 to_drain = pcp->count;
 920         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
 921         pcp->count -= to_drain;
 922         local_irq_restore(flags);
 923 }
 924 #endif
 925
 926 /*
 927  * Drain pages of the indicated processor.
 928  *
 929  * The processor must either be the current processor and the
 930  * thread pinned to the current processor or a processor that
 931  * is not online.
 932  */
 933 static void drain_pages(unsigned int cpu)
 934 {
 935         unsigned long flags;
 936         struct zone *zone;
 937
 938         for_each_populated_zone(zone) {
 939                 struct per_cpu_pageset *pset;
 940                 struct per_cpu_pages *pcp;
 941
 942                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
 943
 944                 pcp = &pset->pcp;
 945                 local_irq_save(flags);
 946                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
 947                 pcp->count = 0;
 948                 local_irq_restore(flags);
 949         }
 950 }
 951
 952 /*
 953  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
 954  */
 955 void drain_local_pages(void *arg)
 956 {
 957         drain_pages(smp_processor_id());
 958 }
 959
 960 /*
 961  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
 962  */
 963 void drain_all_pages(void)
 964 {
 965         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
 966 }
 967
 968 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
 969
 970 void mark_free_pages(struct zone *zone)
 971 {
 972         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
 973         unsigned long flags;
 974         int order, t;
 975         struct list_head *curr;
 976
 977         if (!zone->spanned_pages)
 978                 return;
 979
 980         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 981
 982         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 983         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
 984                 if (pfn_valid(pfn)) {
 985                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 986
 987                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
 988                                 swsusp_unset_page_free(page);
 989                 }
 990
 991         for_each_migratetype_order(order, t) {
 992                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
 993                         unsigned long i;
 994
 995                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
 996                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
 997                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
 998                 }
 999         }
1000         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1001 }
1002 #endif /* CONFIG_PM */
1003
1004 /*
1005  * Free a 0-order page
1006  */
1007 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1008 {
1009         struct zone *zone = page_zone(page);
1010         struct per_cpu_pages *pcp;
1011         unsigned long flags;
1012
1013         if (PageAnon(page))
1014                 page->mapping = NULL;
1015         if (free_pages_check(page))
1016                 return;
1017
1018         if (!PageHighMem(page)) {
1019                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1020                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1021         }
1022         arch_free_page(page, 0);
1023         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1024
1025         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1026         local_irq_save(flags);
1027         __count_vm_event(PGFREE);
1028         if (cold)
1029                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1030         else
1031                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1032         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1033         pcp->count++;
1034         if (pcp->count >= pcp->high) {
1035                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1036                 pcp->count -= pcp->batch;
1037         }
1038         local_irq_restore(flags);
1039         put_cpu();
1040 }
1041
1042 void free_hot_page(struct page *page)
1043 {
1044         free_hot_cold_page(page, 0);
1045 }
1046
1047 void free_cold_page(struct page *page)
1048 {
1049         free_hot_cold_page(page, 1);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1054  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1055  * Each sub-page must be freed individually.
1056  *
1057  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1058  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1059  */
1060 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1061 {
1062         int i;
1063
1064         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1065         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1066         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1067                 set_page_refcounted(page + i);
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1072  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1073  * or two.
1074  */
1075 static inline
1076 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1077                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1078                         int migratetype)
1079 {
1080         unsigned long flags;
1081         struct page *page;
1082         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1083         int cpu;
1084
1085 again:
1086         cpu  = get_cpu();
1087         if (likely(order == 0)) {
1088                 struct per_cpu_pages *pcp;
1089
1090                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1091                 local_irq_save(flags);
1092                 if (!pcp->count) {
1093                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1094                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1095                         if (unlikely(!pcp->count))
1096                                 goto failed;
1097                 }
1098
1099                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1100                 if (cold) {
1101                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1102                                 if (page_private(page) == migratetype)
1103                                         break;
1104                 } else {
1105                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1106                                 if (page_private(page) == migratetype)
1107                                         break;
1108                 }
1109
1110                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1111                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1112                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1113                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1114                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1115                 }
1116
1117                 list_del(&page->lru);
1118                 pcp->count--;
1119         } else {
1120                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1121                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1122                 spin_unlock(&zone->lock);
1123                 if (!page)
1124                         goto failed;
1125         }
1126
1127         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1128         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1129         local_irq_restore(flags);
1130         put_cpu();
1131
1132         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1133         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1134                 goto again;
1135         return page;
1136
1137 failed:
1138         local_irq_restore(flags);
1139         put_cpu();
1140         return NULL;
1141 }
1142
1143 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
1144 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
1145 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
1146 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
1147 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1148 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1149 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1150
1151 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1152
1153 static struct fail_page_alloc_attr {
1154         struct fault_attr attr;
1155
1156         u32 ignore_gfp_highmem;
1157         u32 ignore_gfp_wait;
1158         u32 min_order;
1159
1160 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1161
1162         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1163         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1164         struct dentry *min_order_file;
1165
1166 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1167
1168 } fail_page_alloc = {
1169         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1170         .ignore_gfp_wait = 1,
1171         .ignore_gfp_highmem = 1,
1172         .min_order = 1,
1173 };
1174
1175 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1176 {
1177         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1178 }
1179 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1180
1181 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1182 {
1183         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1184                 return 0;
1185         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1186                 return 0;
1187         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1188                 return 0;
1189         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1190                 return 0;
1191
1192         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1193 }
1194
1195 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1196
1197 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1198 {
1199         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1200         struct dentry *dir;
1201         int err;
1202
1203         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1204                                        "fail_page_alloc");
1205         if (err)
1206                 return err;
1207         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1208
1209         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1210                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1211                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1212
1213         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1214                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1215                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1216         fail_page_alloc.min_order_file =
1217                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1218                                    &fail_page_alloc.min_order);
1219
1220         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1221             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1222             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1223                 err = -ENOMEM;
1224                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1225                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1226                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1227                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1228         }
1229
1230         return err;
1231 }
1232
1233 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1234
1235 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1236
1237 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1238
1239 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1240 {
1241         return 0;
1242 }
1243
1244 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1245
1246 /*
1247  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1248  * of the allocation.
1249  */
1250 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1251                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1252 {
1253         /* free_pages my go negative - that's OK */
1254         long min = mark;
1255         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1256         int o;
1257
1258         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1259                 min -= min / 2;
1260         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1261                 min -= min / 4;
1262
1263         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1264                 return 0;
1265         for (o = 0; o < order; o++) {
1266                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1267                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1268
1269                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1270                 min >>= 1;
1271
1272                 if (free_pages <= min)
1273                         return 0;
1274         }
1275         return 1;
1276 }
1277
1278 #ifdef CONFIG_NUMA
1279 /*
1280  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1281  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1282  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1283  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1284  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1285  *
1286  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1287  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1288  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1289  *
1290  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1291  * nothing and returns NULL.
1292  *
1293  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1294  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1295  *
1296  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1297  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1298  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1299  * quickly as we can.
1300  */
1301 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1302 {
1303         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1304         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1305
1306         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1307         if (!zlc)
1308                 return NULL;
1309
1310         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1311                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1312                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1313         }
1314
1315         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1316                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1317                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1318         return allowednodes;
1319 }
1320
1321 /*
1322  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1323  * if it is worth looking at further for free memory:
1324  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1325  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1326  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1327  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1328  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1329  * else return false (zero) if it is not.
1330  *
1331  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1332  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1333  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1334  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1335  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1336  * into the second scan of the zonelist.
1337  *
1338  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1339  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1340  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1341  * unturned looking for a free page.
1342  */
1343 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1344                                                 nodemask_t *allowednodes)
1345 {
1346         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1347         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1348         int n;                          /* node that zone *z is on */
1349
1350         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1351         if (!zlc)
1352                 return 1;
1353
1354         i = z - zonelist->_zonerefs;
1355         n = zlc->z_to_n[i];
1356
1357         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1358         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1359 }
1360
1361 /*
1362  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1363  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1364  * from that zone don't waste time re-examining it.
1365  */
1366 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1367 {
1368         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1369         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1370
1371         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1372         if (!zlc)
1373                 return;
1374
1375         i = z - zonelist->_zonerefs;
1376
1377         set_bit(i, zlc->fullzones);
1378 }
1379
1380 #else   /* CONFIG_NUMA */
1381
1382 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1383 {
1384         return NULL;
1385 }
1386
1387 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1388                                 nodemask_t *allowednodes)
1389 {
1390         return 1;
1391 }
1392
1393 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1394 {
1395 }
1396 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1397
1398 /*
1399  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1400  * a page.
1401  */
1402 static struct page *
1403 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1404                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1405                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1406 {
1407         struct zoneref *z;
1408         struct page *page = NULL;
1409         int classzone_idx;
1410         struct zone *zone;
1411         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1412         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1413         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1414
1415         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1416                 return NULL;
1417
1418         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1419 zonelist_scan:
1420         /*
1421          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1422          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1423          */
1424         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1425                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1426                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1427                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1428                                 continue;
1429                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1430                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1431                                 goto try_next_zone;
1432
1433                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1434                         unsigned long mark;
1435                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1436                                 mark = zone->pages_min;
1437                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1438                                 mark = zone->pages_low;
1439                         else
1440                                 mark = zone->pages_high;
1441                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1442                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1443                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1444                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1445                                         goto this_zone_full;
1446                         }
1447                 }
1448
1449                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1450                                                 gfp_mask, migratetype);
1451                 if (page)
1452                         break;
1453 this_zone_full:
1454                 if (NUMA_BUILD)
1455                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1456 try_next_zone:
1457                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1458                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1459                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1460                         zlc_active = 1;
1461                         did_zlc_setup = 1;
1462                 }
1463         }
1464
1465         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1466                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1467                 zlc_active = 0;
1468                 goto zonelist_scan;
1469         }
1470         return page;
1471 }
1472
1473 static inline int
1474 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1475                                 unsigned long pages_reclaimed)
1476 {
1477         /* Do not loop if specifically requested */
1478         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1479                 return 0;
1480
1481         /*
1482          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1483          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1484          * implementations.
1485          */
1486         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1487                 return 1;
1488
1489         /*
1490          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1491          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1492          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1493          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1494          * allocation still fails, we stop retrying.
1495          */
1496         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1497                 return 1;
1498
1499         /*
1500          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1501          * explicitly requests that.
1502          */
1503         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1504                 return 1;
1505
1506         return 0;
1507 }
1508
1509 static inline struct page *
1510 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1511         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1512         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1513         int migratetype)
1514 {
1515         struct page *page;
1516
1517         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1518         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1519                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1520                 return NULL;
1521         }
1522
1523         /*
1524          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1525          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1526          * we're still under heavy pressure.
1527          */
1528         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1529                 order, zonelist, high_zoneidx,
1530                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1531                 preferred_zone, migratetype);
1532         if (page)
1533                 goto out;
1534
1535         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1536         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1537                 goto out;
1538
1539         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1540         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1541
1542 out:
1543         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1544         return page;
1545 }
1546
1547 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1548 static inline struct page *
1549 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1550         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1551         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1552         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1553 {
1554         struct page *page = NULL;
1555         struct reclaim_state reclaim_state;
1556         struct task_struct *p = current;
1557
1558         cond_resched();
1559
1560         /* We now go into synchronous reclaim */
1561         cpuset_memory_pressure_bump();
1562
1563         /*
1564          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1565          */
1566         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1567         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1568         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1569         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1570
1571         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1572
1573         p->reclaim_state = NULL;
1574         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1575         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1576
1577         cond_resched();
1578
1579         if (order != 0)
1580                 drain_all_pages();
1581
1582         if (likely(*did_some_progress))
1583                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1584                                         zonelist, high_zoneidx,
1585                                         alloc_flags, preferred_zone,
1586                                         migratetype);
1587         return page;
1588 }
1589
1590 /*
1591  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1592  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1593  */
1594 static inline struct page *
1595 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1596         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1597         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1598         int migratetype)
1599 {
1600         struct page *page;
1601
1602         do {
1603                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1604                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1605                         preferred_zone, migratetype);
1606
1607                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1608                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1609         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1610
1611         return page;
1612 }
1613
1614 static inline
1615 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1616                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1617 {
1618         struct zoneref *z;
1619         struct zone *zone;
1620
1621         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1622                 wakeup_kswapd(zone, order);
1623 }
1624
1625 static inline int
1626 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1627 {
1628         struct task_struct *p = current;
1629         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1630         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1631
1632         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1633         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1634
1635         /*
1636          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1637          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1638          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1639          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1640          */
1641         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1642
1643         if (!wait) {
1644                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1645                 /*
1646                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1647                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1648                  */
1649                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1650         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1651                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1652
1653         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1654                 if (!in_interrupt() &&
1655                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1656                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1657                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1658         }
1659
1660         return alloc_flags;
1661 }
1662
1663 static inline struct page *
1664 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1665         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1666         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1667         int migratetype)
1668 {
1669         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1670         struct page *page = NULL;
1671         int alloc_flags;
1672         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1673         unsigned long did_some_progress;
1674         struct task_struct *p = current;
1675
1676         /*
1677          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1678          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1679          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1680          * using a larger set of nodes after it has established that the
1681          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1682          * over allocated.
1683          */
1684         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1685                 goto nopage;
1686
1687         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1688
1689         /*
1690          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1691          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1692          * to how we want to proceed.
1693          */
1694         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1695
1696 restart:
1697         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1698         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1699                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1700                         preferred_zone, migratetype);
1701         if (page)
1702                 goto got_pg;
1703
1704 rebalance:
1705         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1706         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1707                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1708                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1709                                 preferred_zone, migratetype);
1710                 if (page)
1711                         goto got_pg;
1712         }
1713
1714         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1715         if (!wait)
1716                 goto nopage;
1717
1718         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1719         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1720                 goto nopage;
1721
1722         /* Try direct reclaim and then allocating */
1723         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1724                                         zonelist, high_zoneidx,
1725                                         nodemask,
1726                                         alloc_flags, preferred_zone,
1727                                         migratetype, &did_some_progress);
1728         if (page)
1729                 goto got_pg;
1730
1731         /*
1732          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1733          * running out of options and have to consider going OOM
1734          */
1735         if (!did_some_progress) {
1736                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1737                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1738                                         zonelist, high_zoneidx,
1739                                         nodemask, preferred_zone,
1740                                         migratetype);
1741                         if (page)
1742                                 goto got_pg;
1743
1744                         /*
1745                          * The OOM killer does not trigger for high-order allocations
1746                          * but if no progress is being made, there are no other
1747                          * options and retrying is unlikely to help
1748                          */
1749                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1750                                 goto nopage;
1751
1752                         goto restart;
1753                 }
1754         }
1755
1756         /* Check if we should retry the allocation */
1757         pages_reclaimed += did_some_progress;
1758         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1759                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1760                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1761                 goto rebalance;
1762         }
1763
1764 nopage:
1765         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1766                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1767                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1768                         p->comm, order, gfp_mask);
1769                 dump_stack();
1770                 show_mem();
1771         }
1772 got_pg:
1773         return page;
1774
1775 }
1776
1777 /*
1778  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1779  */
1780 struct page *
1781 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1782                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1783 {
1784         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1785         struct zone *preferred_zone;
1786         struct page *page;
1787         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1788
1789         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1790
1791         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1792
1793         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1794                 return NULL;
1795
1796         /*
1797          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1798          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1799          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1800          */
1801         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1802                 return NULL;
1803
1804         /* The preferred zone is used for statistics later */
1805         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1806         if (!preferred_zone)
1807                 return NULL;
1808
1809         /* First allocation attempt */
1810         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1811                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1812                         preferred_zone, migratetype);
1813         if (unlikely(!page))
1814                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1815                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1816                                 preferred_zone, migratetype);
1817
1818         return page;
1819 }
1820 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1821
1822 /*
1823  * Common helper functions.
1824  */
1825 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1826 {
1827         struct page * page;
1828         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1829         if (!page)
1830                 return 0;
1831         return (unsigned long) page_address(page);
1832 }
1833
1834 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1835
1836 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1837 {
1838         struct page * page;
1839
1840         /*
1841          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1842          * a highmem page
1843          */
1844         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1845
1846         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1847         if (page)
1848                 return (unsigned long) page_address(page);
1849         return 0;
1850 }
1851
1852 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1853
1854 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1855 {
1856         int i = pagevec_count(pvec);
1857
1858         while (--i >= 0)
1859                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1860 }
1861
1862 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1863 {
1864         if (put_page_testzero(page)) {
1865                 if (order == 0)
1866                         free_hot_page(page);
1867                 else
1868                         __free_pages_ok(page, order);
1869         }
1870 }
1871
1872 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1873
1874 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1875 {
1876         if (addr != 0) {
1877                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1878                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1879         }
1880 }
1881
1882 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1883
1884 /**
1885  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1886  * @size: the number of bytes to allocate
1887  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1888  *
1889  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1890  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1891  * allocate memory in power-of-two pages.
1892  *
1893  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1894  *
1895  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1896  */
1897 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1898 {
1899         unsigned int order = get_order(size);
1900         unsigned long addr;
1901
1902         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1903         if (addr) {
1904                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1905                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1906
1907                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1908                 while (used < alloc_end) {
1909                         free_page(used);
1910                         used += PAGE_SIZE;
1911                 }
1912         }
1913
1914         return (void *)addr;
1915 }
1916 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1917
1918 /**
1919  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1920  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1921  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1922  *
1923  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1924  */
1925 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1926 {
1927         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1928         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1929
1930         while (addr < end) {
1931                 free_page(addr);
1932                 addr += PAGE_SIZE;
1933         }
1934 }
1935 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1936
1937 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1938 {
1939         struct zoneref *z;
1940         struct zone *zone;
1941
1942         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1943         unsigned int sum = 0;
1944
1945         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1946
1947         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1948                 unsigned long size = zone->present_pages;
1949                 unsigned long high = zone->pages_high;
1950                 if (size > high)
1951                         sum += size - high;
1952         }
1953
1954         return sum;
1955 }
1956
1957 /*
1958  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1959  */
1960 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1961 {
1962         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1963 }
1964 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1965
1966 /*
1967  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1968  */
1969 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1970 {
1971         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1972 }
1973
1974 static inline void show_node(struct zone *zone)
1975 {
1976         if (NUMA_BUILD)
1977                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1978 }
1979
1980 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1981 {
1982         val->totalram = totalram_pages;
1983         val->sharedram = 0;
1984         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1985         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1986         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1987         val->freehigh = nr_free_highpages();
1988         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1989 }
1990
1991 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1992
1993 #ifdef CONFIG_NUMA
1994 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1995 {
1996         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1997
1998         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1999         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2000 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2001         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2002         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2003                         NR_FREE_PAGES);
2004 #else
2005         val->totalhigh = 0;
2006         val->freehigh = 0;
2007 #endif
2008         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2009 }
2010 #endif
2011
2012 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2013
2014 /*
2015  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2016  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2017  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2018  */
2019 void show_free_areas(void)
2020 {
2021         int cpu;
2022         struct zone *zone;
2023
2024         for_each_populated_zone(zone) {
2025                 show_node(zone);
2026                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2027
2028                 for_each_online_cpu(cpu) {
2029                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2030
2031                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2032
2033                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2034                                cpu, pageset->pcp.high,
2035                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2036                 }
2037         }
2038
2039         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2040                 " inactive_file:%lu"
2041 //TODO:  check/adjust line lengths
2042 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2043                 " unevictable:%lu"
2044 #endif
2045                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2046                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2047                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2048                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2049                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2050                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2051 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2052                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2053 #endif
2054                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2055                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2056                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2057                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2058                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2059                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2060                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2061                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2062                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2063
2064         for_each_populated_zone(zone) {
2065                 int i;
2066
2067                 show_node(zone);
2068                 printk("%s"
2069                         " free:%lukB"
2070                         " min:%lukB"
2071                         " low:%lukB"
2072                         " high:%lukB"
2073                         " active_anon:%lukB"
2074                         " inactive_anon:%lukB"
2075                         " active_file:%lukB"
2076                         " inactive_file:%lukB"
2077 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2078                         " unevictable:%lukB"
2079 #endif
2080                         " present:%lukB"
2081                         " pages_scanned:%lu"
2082                         " all_unreclaimable? %s"
2083                         "\n",
2084                         zone->name,
2085                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2086                         K(zone->pages_min),
2087                         K(zone->pages_low),
2088                         K(zone->pages_high),
2089                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2090                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2091                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2092                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2093 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2094                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2095 #endif
2096                         K(zone->present_pages),
2097                         zone->pages_scanned,
2098                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2099                         );
2100                 printk("lowmem_reserve[]:");
2101                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2102                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2103                 printk("\n");
2104         }
2105
2106         for_each_populated_zone(zone) {
2107                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2108
2109                 show_node(zone);
2110                 printk("%s: ", zone->name);
2111
2112                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2113                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2114                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2115                         total += nr[order] << order;
2116                 }
2117                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2118                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2119                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2120                 printk("= %lukB\n", K(total));
2121         }
2122
2123         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2124
2125         show_swap_cache_info();
2126 }
2127
2128 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2129 {
2130         zoneref->zone = zone;
2131         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2132 }
2133
2134 /*
2135  * Builds allocation fallback zone lists.
2136  *
2137  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2138  */
2139 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2140                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2141 {
2142         struct zone *zone;
2143
2144         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2145         zone_type++;
2146
2147         do {
2148                 zone_type--;
2149                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2150                 if (populated_zone(zone)) {
2151                         zoneref_set_zone(zone,
2152                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2153                         check_highest_zone(zone_type);
2154                 }
2155
2156         } while (zone_type);
2157         return nr_zones;
2158 }
2159
2160
2161 /*
2162  *  zonelist_order:
2163  *  0 = automatic detection of better ordering.
2164  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2165  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2166  *
2167  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2168  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2169  */
2170 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2171 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2172 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2173
2174 /* zonelist order in the kernel.
2175  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2176  */
2177 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2178 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2179
2180
2181 #ifdef CONFIG_NUMA
2182 /* The value user specified ....changed by config */
2183 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2184 /* string for sysctl */
2185 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2186 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2187
2188 /*
2189  * interface for configure zonelist ordering.
2190  * command line option "numa_zonelist_order"
2191  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2192  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2193  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2194  */
2195
2196 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2197 {
2198         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2199                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2200         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2201                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2202         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2203                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2204         } else {
2205                 printk(KERN_WARNING
2206                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2207                         "%s\n", s);
2208                 return -EINVAL;
2209         }
2210         return 0;
2211 }
2212
2213 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2214 {
2215         if (s)
2216                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2217         return 0;
2218 }
2219 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2220
2221 /*
2222  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2223  */
2224 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2225                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2226                 loff_t *ppos)
2227 {
2228         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2229         int ret;
2230
2231         if (write)
2232                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2233                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2234         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2235         if (ret)
2236                 return ret;
2237         if (write) {
2238                 int oldval = user_zonelist_order;
2239                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2240                         /*
2241                          * bogus value.  restore saved string
2242                          */
2243                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2244                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2245                         user_zonelist_order = oldval;
2246                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2247                         build_all_zonelists();
2248         }
2249         return 0;
2250 }
2251
2252
2253 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
2254 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2255
2256 /**
2257  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2258  * @node: node whose fallback list we're appending
2259  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2260  *
2261  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2262  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2263  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2264  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2265  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2266  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2267  * on them otherwise.
2268  * It returns -1 if no node is found.
2269  */
2270 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2271 {
2272         int n, val;
2273         int min_val = INT_MAX;
2274         int best_node = -1;
2275         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2276
2277         /* Use the local node if we haven't already */
2278         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2279                 node_set(node, *used_node_mask);
2280                 return node;
2281         }
2282
2283         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2284
2285                 /* Don't want a node to appear more than once */
2286                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2287                         continue;
2288
2289                 /* Use the distance array to find the distance */
2290                 val = node_distance(node, n);
2291
2292                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2293                 val += (n < node);
2294
2295                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2296                 tmp = cpumask_of_node(n);
2297                 if (!cpumask_empty(tmp))
2298                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2299
2300                 /* Slight preference for less loaded node */
2301                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2302                 val += node_load[n];
2303
2304                 if (val < min_val) {
2305                         min_val = val;
2306                         best_node = n;
2307                 }
2308         }
2309
2310         if (best_node >= 0)
2311                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2312
2313         return best_node;
2314 }
2315
2316
2317 /*
2318  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2319  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2320  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2321  */
2322 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2323 {
2324         int j;
2325         struct zonelist *zonelist;
2326
2327         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2328         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2329                 ;
2330         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2331                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2332         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2333         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2334 }
2335
2336 /*
2337  * Build gfp_thisnode zonelists
2338  */
2339 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2340 {
2341         int j;
2342         struct zonelist *zonelist;
2343
2344         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2345         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2346         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2347         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2352  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2353  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2354  * may still exist in local DMA zone.
2355  */
2356 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2357
2358 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2359 {
2360         int pos, j, node;
2361         int zone_type;          /* needs to be signed */
2362         struct zone *z;
2363         struct zonelist *zonelist;
2364
2365         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2366         pos = 0;
2367         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2368                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2369                         node = node_order[j];
2370                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2371                         if (populated_zone(z)) {
2372                                 zoneref_set_zone(z,
2373                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2374                                 check_highest_zone(zone_type);
2375                         }
2376                 }
2377         }
2378         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2379         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2380 }
2381
2382 static int default_zonelist_order(void)
2383 {
2384         int nid, zone_type;
2385         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2386         struct zone *z;
2387         int average_size;
2388         /*
2389          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2390          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2391          * into OOM very easily.
2392          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2393          */
2394         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2395         low_kmem_size = 0;
2396         total_size = 0;
2397         for_each_online_node(nid) {
2398                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2399                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2400                         if (populated_zone(z)) {
2401                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2402                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2403                                 total_size += z->present_pages;
2404                         }
2405                 }
2406         }
2407         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2408             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2409                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2410         /*
2411          * look into each node's config.
2412          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2413          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2414          */
2415         average_size = total_size /
2416                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2417         for_each_online_node(nid) {
2418                 low_kmem_size = 0;
2419                 total_size = 0;
2420                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2421                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2422                         if (populated_zone(z)) {
2423                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2424                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2425                                 total_size += z->present_pages;
2426                         }
2427                 }
2428                 if (low_kmem_size &&
2429                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2430                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2431                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2432         }
2433         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2434 }
2435
2436 static void set_zonelist_order(void)
2437 {
2438         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2439                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2440         else
2441                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2442 }
2443
2444 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2445 {
2446         int j, node, load;
2447         enum zone_type i;
2448         nodemask_t used_mask;
2449         int local_node, prev_node;
2450         struct zonelist *zonelist;
2451         int order = current_zonelist_order;
2452
2453         /* initialize zonelists */
2454         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2455                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2456                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2457                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2458         }
2459
2460         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2461         local_node = pgdat->node_id;
2462         load = num_online_nodes();
2463         prev_node = local_node;
2464         nodes_clear(used_mask);
2465
2466         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2467         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2468         j = 0;
2469
2470         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2471                 int distance = node_distance(local_node, node);
2472
2473                 /*
2474                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2475                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2476                  */
2477                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2478                         zone_reclaim_mode = 1;
2479
2480                 /*
2481                  * We don't want to pressure a particular node.
2482                  * So adding penalty to the first node in same
2483                  * distance group to make it round-robin.
2484                  */
2485                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2486                         node_load[node] = load;
2487
2488                 prev_node = node;
2489                 load--;
2490                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2491                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2492                 else
2493                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2494         }
2495
2496         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2497                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2498                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2499         }
2500
2501         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2502 }
2503
2504 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2505 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2506 {
2507         struct zonelist *zonelist;
2508         struct zonelist_cache *zlc;
2509         struct zoneref *z;
2510
2511         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2512         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2513         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2514         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2515                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2516 }
2517
2518
2519 #else   /* CONFIG_NUMA */
2520
2521 static void set_zonelist_order(void)
2522 {
2523         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2524 }
2525
2526 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2527 {
2528         int node, local_node;
2529         enum zone_type j;
2530         struct zonelist *zonelist;
2531
2532         local_node = pgdat->node_id;
2533
2534         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2535         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2536
2537         /*
2538          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2539          * of all the other nodes.
2540          * We don't want to pressure a particular node, so when
2541          * building the zones for node N, we make sure that the
2542          * zones coming right after the local ones are those from
2543          * node N+1 (modulo N)
2544          */
2545         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2546                 if (!node_online(node))
2547                         continue;
2548                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2549                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2550         }
2551         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2552                 if (!node_online(node))
2553                         continue;
2554                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2555                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2556         }
2557
2558         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2559         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2560 }
2561
2562 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2563 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2564 {
2565         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2566 }
2567
2568 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2569
2570 /* return values int ....just for stop_machine() */
2571 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2572 {
2573         int nid;
2574
2575         for_each_online_node(nid) {
2576                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2577
2578                 build_zonelists(pgdat);
2579                 build_zonelist_cache(pgdat);
2580         }
2581         return 0;
2582 }
2583
2584 void build_all_zonelists(void)
2585 {
2586         set_zonelist_order();
2587
2588         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2589                 __build_all_zonelists(NULL);
2590                 mminit_verify_zonelist();
2591                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2592         } else {
2593                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2594                    of zonelist */
2595                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2596                 /* cpuset refresh routine should be here */
2597         }
2598         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2599         /*
2600          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2601          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2602          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2603          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2604          * disabled and enable it later
2605          */
2606         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2607                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2608         else
2609                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2610
2611         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2612                 "Total pages: %ld\n",
2613                         num_online_nodes(),
2614                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2615                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2616                         vm_total_pages);
2617 #ifdef CONFIG_NUMA
2618         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2619 #endif
2620 }
2621
2622 /*
2623  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2624  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2625  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2626  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2627  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2628  * conservative, even though it seems large.
2629  *
2630  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2631  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2632  */
2633 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2634
2635 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2636 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2637 {
2638         unsigned long size = 1;
2639
2640         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2641
2642         while (size < pages)
2643                 size <<= 1;
2644
2645         /*
2646          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2647          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2648          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2649          */
2650         size = min(size, 4096UL);
2651
2652         return max(size, 4UL);
2653 }
2654 #else
2655 /*
2656  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2657  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2658  *
2659  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2660  *
2661  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2662  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2663  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2664  *
2665  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2666  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2667  *
2668  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2669  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2670  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2671  */
2672 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2673 {
2674         return 4096UL;
2675 }
2676 #endif
2677
2678 /*
2679  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2680  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2681  * hash function before the remainder is taken.
2682  */
2683 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2684 {
2685         return ffz(~size);
2686 }
2687
2688 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2689
2690 /*
2691  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2692  * of blocks reserved is based on zone->pages_min. The memory within the
2693  * reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2694  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2695  * blocks as reclaim kicks in
2696  */
2697 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2698 {
2699         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2700         struct page *page;
2701         unsigned long reserve, block_migratetype;
2702
2703         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2704         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2705         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2706         reserve = roundup(zone->pages_min, pageblock_nr_pages) >>
2707                                                         pageblock_order;
2708
2709         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2710                 if (!pfn_valid(pfn))
2711                         continue;
2712                 page = pfn_to_page(pfn);
2713
2714                 /* Watch out for overlapping nodes */
2715                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2716                         continue;
2717
2718                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2719                 if (PageReserved(page))
2720                         continue;
2721
2722                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2723
2724                 /* If this block is reserved, account for it */
2725                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2726                         reserve--;
2727                         continue;
2728                 }
2729
2730                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2731                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2732                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2733                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2734                         reserve--;
2735                         continue;
2736                 }
2737
2738                 /*
2739                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2740                  * take it back
2741                  */
2742                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2743                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2744                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2745                 }
2746         }
2747 }
2748
2749 /*
2750  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2751  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2752  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2753  */
2754 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2755                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2756 {
2757         struct page *page;
2758         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2759         unsigned long pfn;
2760         struct zone *z;
2761
2762         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2763                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2764
2765         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2766         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2767                 /*
2768                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2769                  * handed to this function.  They do not
2770                  * exist on hotplugged memory.
2771                  */
2772                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2773                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2774                                 continue;
2775                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2776                                 continue;
2777                 }
2778                 page = pfn_to_page(pfn);
2779                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2780                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2781                 init_page_count(page);
2782                 reset_page_mapcount(page);
2783                 SetPageReserved(page);
2784                 /*
2785                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2786                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2787                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2788                  * the address space during boot when many long-lived
2789                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2790                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2791                  * setup_zone_migrate_reserve()
2792                  *
2793                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2794                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2795                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2796                  * pfn out of zone.
2797                  */
2798                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2799                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2800                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2801                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2802
2803                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2804 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2805                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2806                 if (!is_highmem_idx(zone))
2807                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2808 #endif
2809         }
2810 }
2811
2812 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2813 {
2814         int order, t;
2815         for_each_migratetype_order(order, t) {
2816                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2817                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2818         }
2819 }
2820
2821 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2822 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2823         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2824 #endif
2825
2826 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2827 {
2828 #ifdef CONFIG_MMU
2829         int batch;
2830
2831         /*
2832          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2833          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2834          *
2835          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2836          */
2837         batch = zone->present_pages / 1024;
2838         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2839                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2840         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2841         if (batch < 1)
2842                 batch = 1;
2843
2844         /*
2845          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2846          * of 2 value was found to be more likely to have
2847          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2848          *
2849          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2850          * batches of pages, one task can end up with a lot
2851          * of pages of one half of the possible page colors
2852          * and the other with pages of the other colors.
2853          */
2854         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2855
2856         return batch;
2857
2858 #else
2859         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2860          * conditions.
2861          *
2862          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2863          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2864          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2865          *
2866          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2867          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2868          * can be a significant delay between the individual batches being
2869          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2870          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2871          */
2872         return 0;
2873 #endif
2874 }
2875
2876 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2877 {
2878         struct per_cpu_pages *pcp;
2879
2880         memset(p, 0, sizeof(*p));
2881
2882         pcp = &p->pcp;
2883         pcp->count = 0;
2884         pcp->high = 6 * batch;
2885         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2886         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2887 }
2888
2889 /*
2890  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2891  * to the value high for the pageset p.
2892  */
2893
2894 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2895                                 unsigned long high)
2896 {
2897         struct per_cpu_pages *pcp;
2898
2899         pcp = &p->pcp;
2900         pcp->high = high;
2901         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2902         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2903                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2904 }
2905
2906
2907 #ifdef CONFIG_NUMA
2908 /*
2909  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2910  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2911  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2912  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2913  * with interrupts disabled.
2914  *
2915  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2916  *
2917  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2918  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2919  * hotplugged processors.
2920  *
2921  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2922  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2923  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2924  */
2925 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2926
2927 /*
2928  * Dynamically allocate memory for the
2929  * per cpu pageset array in struct zone.
2930  */
2931 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2932 {
2933         struct zone *zone, *dzone;
2934         int node = cpu_to_node(cpu);
2935
2936         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2937
2938         for_each_populated_zone(zone) {
2939                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2940                                          GFP_KERNEL, node);
2941                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2942                         goto bad;
2943
2944                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2945
2946                 if (percpu_pagelist_fraction)
2947                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2948                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2949         }
2950
2951         return 0;
2952 bad:
2953         for_each_zone(dzone) {
2954                 if (!populated_zone(dzone))
2955                         continue;
2956                 if (dzone == zone)
2957                         break;
2958                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2959                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2960         }
2961         return -ENOMEM;
2962 }
2963
2964 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2965 {
2966         struct zone *zone;
2967
2968         for_each_zone(zone) {
2969                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2970
2971                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2972                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2973                         kfree(pset);
2974                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2975         }
2976 }
2977
2978 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2979                 unsigned long action,
2980                 void *hcpu)
2981 {
2982         int cpu = (long)hcpu;
2983         int ret = NOTIFY_OK;
2984
2985         switch (action) {
2986         case CPU_UP_PREPARE:
2987         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2988                 if (process_zones(cpu))
2989                         ret = NOTIFY_BAD;
2990                 break;
2991         case CPU_UP_CANCELED:
2992         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2993         case CPU_DEAD:
2994         case CPU_DEAD_FROZEN:
2995                 free_zone_pagesets(cpu);
2996                 break;
2997         default:
2998                 break;
2999         }
3000         return ret;
3001 }
3002
3003 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3004         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3005
3006 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3007 {
3008         int err;
3009
3010         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3011          * A cpuup callback will do this for every cpu
3012          * as it comes online
3013          */
3014         err = process_zones(smp_processor_id());
3015         BUG_ON(err);
3016         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3017 }
3018
3019 #endif
3020
3021 static noinline __init_refok
3022 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3023 {
3024         int i;
3025         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3026         size_t alloc_size;
3027
3028         /*
3029          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3030          * per zone.
3031          */
3032         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3033                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3034         zone->wait_table_bits =
3035                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3036         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3037                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3038
3039         if (!slab_is_available()) {
3040                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3041                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3042         } else {
3043                 /*
3044                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3045                  * via memory hot-add.
3046                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3047                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3048                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3049                  * node itself as well.
3050                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3051                  * necessary.
3052                  */
3053                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3054         }
3055         if (!zone->wait_table)
3056                 return -ENOMEM;
3057
3058         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3059                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3060
3061         return 0;
3062 }
3063
3064 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3065 {
3066         int cpu;
3067         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3068
3069         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3070 #ifdef CONFIG_NUMA
3071                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3072                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3073                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3074 #else
3075                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3076 #endif
3077         }
3078         if (zone->present_pages)
3079                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3080                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3081 }
3082
3083 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3084                                         unsigned long zone_start_pfn,
3085                                         unsigned long size,
3086                                         enum memmap_context context)
3087 {
3088         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3089         int ret;
3090         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3091         if (ret)
3092                 return ret;
3093         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3094
3095         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3096
3097         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3098                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3099                         pgdat->node_id,
3100                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3101                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3102
3103         zone_init_free_lists(zone);
3104
3105         return 0;
3106 }
3107
3108 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3109 /*
3110  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3111  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3112  */
3113 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3114 {
3115         int i;
3116
3117         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3118                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3119                         return i;
3120
3121         return -1;
3122 }
3123
3124 /*
3125  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3126  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3127  */
3128 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3129 {
3130         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3131                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3132                         return index;
3133
3134         return -1;
3135 }
3136
3137 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3138 /*
3139  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3140  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3141  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3142  * alternative
3143  */
3144 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3145 {
3146         int i;
3147
3148         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3149                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3150                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3151
3152                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3153                         return early_node_map[i].nid;
3154         }
3155         /* This is a memory hole */
3156         return -1;
3157 }
3158 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3159
3160 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3161 {
3162         int nid;
3163
3164         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3165         if (nid >= 0)
3166                 return nid;
3167         /* just returns 0 */
3168         return 0;
3169 }
3170
3171 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3172 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3173 {
3174         int nid;
3175
3176         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3177         if (nid >= 0 && nid != node)
3178                 return false;
3179         return true;
3180 }
3181 #endif
3182
3183 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3184 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3185         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3186                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3187
3188 /**
3189  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3190  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3191  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3192  *
3193  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3194  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3195  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3196  */
3197 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3198                                                 unsigned long max_low_pfn)
3199 {
3200         int i;
3201
3202         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3203                 unsigned long size_pages = 0;
3204                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3205
3206                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3207                         continue;
3208
3209                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3210                         end_pfn = max_low_pfn;
3211
3212                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3213                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3214                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3215                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3216         }
3217 }
3218
3219 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3220 {
3221         int i;
3222         int ret;
3223
3224         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3225                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3226                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3227                 if (ret)
3228                         break;
3229         }
3230 }
3231 /**
3232  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3233  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3234  *
3235  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3236  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3237  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3238  */
3239 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3240 {
3241         int i;
3242
3243         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3244                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3245                                 early_node_map[i].start_pfn,
3246                                 early_node_map[i].end_pfn);
3247 }
3248
3249 /**
3250  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3251  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3252  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3253  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3254  *
3255  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3256  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3257  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3258  * PFNs will be 0.
3259  */
3260 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3261                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3262 {
3263         int i;
3264         *start_pfn = -1UL;
3265         *end_pfn = 0;
3266
3267         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3268                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3269                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3270         }
3271
3272         if (*start_pfn == -1UL)
3273                 *start_pfn = 0;
3274 }
3275
3276 /*
3277  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3278  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3279  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3280  */
3281 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3282 {
3283         int zone_index;
3284         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3285                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3286                         continue;
3287
3288                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3289                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3290                         break;
3291         }
3292
3293         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3294         movable_zone = zone_index;
3295 }
3296
3297 /*
3298  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3299  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3300  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3301  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3302  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3303  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3304  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3305  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3306  */
3307 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3308                                         unsigned long zone_type,
3309                                         unsigned long node_start_pfn,
3310                                         unsigned long node_end_pfn,
3311                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3312                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3313 {
3314         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3315         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3316                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3317                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3318                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3319                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3320                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3321
3322                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3323                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3324                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3325                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3326
3327                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3328                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3329                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3330         }
3331 }
3332
3333 /*
3334  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3335  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3336  */
3337 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3338                                         unsigned long zone_type,
3339                                         unsigned long *ignored)
3340 {
3341         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3342         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3343
3344         /* Get the start and end of the node and zone */
3345         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3346         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3347         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3348         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3349                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3350                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3351
3352         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3353         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3354                 return 0;
3355
3356         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3357         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3358         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3359
3360         /* Return the spanned pages */
3361         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3362 }
3363
3364 /*
3365  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3366  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3367  */
3368 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3369                                 unsigned long range_start_pfn,
3370                                 unsigned long range_end_pfn)
3371 {
3372         int i = 0;
3373         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3374         unsigned long start_pfn;
3375
3376         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3377         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3378         if (i == -1)
3379                 return 0;
3380
3381         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3382
3383         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3384         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3385                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3386
3387         /* Find all holes for the zone within the node */
3388         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3389
3390                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3391                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3392                         break;
3393
3394                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3395                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3396                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3397
3398                 /* Update the hole size cound and move on */
3399                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3400                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3401                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3402                 }
3403                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3404         }
3405
3406         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3407         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3408                 hole_pages += range_end_pfn -
3409                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3410
3411         return hole_pages;
3412 }
3413
3414 /**
3415  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3416  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3417  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3418  *
3419  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3420  */
3421 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3422                                                         unsigned long end_pfn)
3423 {
3424         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3425 }
3426
3427 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3428 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3429                                         unsigned long zone_type,
3430                                         unsigned long *ignored)
3431 {
3432         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3433         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3434
3435         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3436         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3437                                                         node_start_pfn);
3438         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3439                                                         node_end_pfn);
3440
3441         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3442                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3443                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3444         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3445 }
3446
3447 #else
3448 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3449                                         unsigned long zone_type,
3450                                         unsigned long *zones_size)
3451 {
3452         return zones_size[zone_type];
3453 }
3454
3455 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3456                                                 unsigned long zone_type,
3457                                                 unsigned long *zholes_size)
3458 {
3459         if (!zholes_size)
3460                 return 0;
3461
3462         return zholes_size[zone_type];
3463 }
3464
3465 #endif
3466
3467 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3468                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3469 {
3470         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3471         enum zone_type i;
3472
3473         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3474                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3475                                                                 zones_size);
3476         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3477
3478         realtotalpages = totalpages;
3479         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3480                 realtotalpages -=
3481                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3482                                                                 zholes_size);
3483         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3484         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3485                                                         realtotalpages);
3486 }
3487
3488 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3489 /*
3490  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3491  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3492  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3493  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3494  * bytes.
3495  */
3496 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3497 {
3498         unsigned long usemapsize;
3499
3500         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3501         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3502         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3503         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3504
3505         return usemapsize / 8;
3506 }
3507
3508 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3509                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3510 {
3511         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3512         zone->pageblock_flags = NULL;
3513         if (usemapsize)
3514                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3515 }
3516 #else
3517 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3518                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3519 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3520
3521 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3522
3523 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3524 static inline int pageblock_default_order(void)
3525 {
3526         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3527                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3528
3529         return MAX_ORDER-1;
3530 }
3531
3532 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3533 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3534 {
3535         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3536         if (pageblock_order)
3537                 return;
3538
3539         /*
3540          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3541          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3542          */
3543         pageblock_order = order;
3544 }
3545 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3546
3547 /*
3548  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3549  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3550  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3551  * pageblock_order based on the kernel config
3552  */
3553 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3554 {
3555         return MAX_ORDER-1;
3556 }
3557 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3558
3559 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3560
3561 /*
3562  * Set up the zone data structures:
3563  *   - mark all pages reserved
3564  *   - mark all memory queues empty
3565  *   - clear the memory bitmaps
3566  */
3567 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3568                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3569 {
3570         enum zone_type j;
3571         int nid = pgdat->node_id;
3572         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3573         int ret;
3574
3575         pgdat_resize_init(pgdat);
3576         pgdat->nr_zones = 0;
3577         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3578         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3579         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3580
3581         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3582                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3583                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3584                 enum lru_list l;
3585
3586                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3587                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3588                                                                 zholes_size);
3589
3590                 /*
3591                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3592                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3593                  * and per-cpu initialisations
3594                  */
3595                 memmap_pages =
3596                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3597                 if (realsize >= memmap_pages) {
3598                         realsize -= memmap_pages;
3599                         if (memmap_pages)
3600                                 printk(KERN_DEBUG
3601                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3602                                        zone_names[j], memmap_pages);
3603                 } else
3604                         printk(KERN_WARNING
3605                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3606                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3607
3608                 /* Account for reserved pages */
3609                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3610                         realsize -= dma_reserve;
3611                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3612                                         zone_names[0], dma_reserve);
3613                 }
3614
3615                 if (!is_highmem_idx(j))
3616                         nr_kernel_pages += realsize;
3617                 nr_all_pages += realsize;
3618
3619                 zone->spanned_pages = size;
3620                 zone->present_pages = realsize;
3621 #ifdef CONFIG_NUMA
3622                 zone->node = nid;
3623                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3624                                                 / 100;
3625                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3626 #endif
3627                 zone->name = zone_names[j];
3628                 spin_lock_init(&zone->lock);
3629                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3630                 zone_seqlock_init(zone);
3631                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3632
3633                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3634
3635                 zone_pcp_init(zone);
3636                 for_each_lru(l) {
3637                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3638                         zone->lru[l].nr_scan = 0;
3639                 }
3640                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3641                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3642                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3643                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3644                 zap_zone_vm_stats(zone);
3645                 zone->flags = 0;
3646                 if (!size)
3647                         continue;
3648
3649                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3650                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3651                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3652                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3653                 BUG_ON(ret);
3654                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3655                 zone_start_pfn += size;
3656         }
3657 }
3658
3659 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3660 {
3661         /* Skip empty nodes */
3662         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3663                 return;
3664
3665 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3666         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3667         if (!pgdat->node_mem_map) {
3668                 unsigned long size, start, end;
3669                 struct page *map;
3670
3671                 /*
3672                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3673                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3674                  * for the buddy allocator to function correctly.
3675                  */
3676                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3677                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3678                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3679                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3680                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3681                 if (!map)
3682                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3683                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3684         }
3685 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3686         /*
3687          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3688          */
3689         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3690                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3691 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3692                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3693                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3694 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3695         }
3696 #endif
3697 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3698 }
3699
3700 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3701                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3702 {
3703         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3704
3705         pgdat->node_id = nid;
3706         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3707         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3708
3709         alloc_node_mem_map(pgdat);
3710 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3711         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3712                 nid, (unsigned long)pgdat,
3713                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3714 #endif
3715
3716         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3717 }
3718
3719 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3720
3721 #if MAX_NUMNODES > 1
3722 /*
3723  * Figure out the number of possible node ids.
3724  */
3725 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3726 {
3727         unsigned int node;
3728         unsigned int highest = 0;
3729
3730         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3731                 highest = node;
3732         nr_node_ids = highest + 1;
3733 }
3734 #else
3735 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3736 {
3737 }
3738 #endif
3739
3740 /**
3741  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3742  * @nid: The node ID the range resides on
3743  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3744  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3745  *
3746  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3747  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3748  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3749  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3750  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3751  */
3752 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3753                                                 unsigned long end_pfn)
3754 {
3755         int i;
3756
3757         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3758                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3759                         "%d entries of %d used\n",
3760                         nid, start_pfn, end_pfn,
3761                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3762
3763         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3764
3765         /* Merge with existing active regions if possible */
3766         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3767                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3768                         continue;
3769
3770                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3771                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3772                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3773                         return;
3774
3775                 /* Merge forward if suitable */
3776                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3777                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3778                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3779                         return;
3780                 }
3781
3782                 /* Merge backward if suitable */
3783                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3784                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3785                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3786                         return;
3787                 }
3788         }
3789
3790         /* Check that early_node_map is large enough */
3791         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3792                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3793                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3794                 return;
3795         }
3796
3797         early_node_map[i].nid = nid;
3798         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3799         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3800         nr_nodemap_entries = i + 1;
3801 }
3802
3803 /**
3804  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3805  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3806  * @start_pfn: The new PFN of the range
3807  * @end_pfn: The new PFN of the range
3808  *
3809  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3810  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3811  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3812  * range.
3813  */
3814 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3815                                 unsigned long end_pfn)
3816 {
3817         int i, j;
3818         int removed = 0;
3819
3820         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3821                           nid, start_pfn, end_pfn);
3822
3823         /* Find the old active region end and shrink */
3824         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3825                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3826                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3827                         /* clear it */
3828                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3829                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3830                         removed = 1;
3831                         continue;
3832                 }
3833                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3834                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3835                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3836                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3837                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3838                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3839                         continue;
3840                 }
3841                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3842                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3843                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3844                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3845                         continue;
3846                 }
3847         }
3848
3849         if (!removed)
3850                 return;
3851
3852         /* remove the blank ones */
3853         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3854                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3855                         continue;
3856                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3857                         continue;
3858                 /* we found it, get rid of it */
3859                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3860                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3861                                 sizeof(early_node_map[j]));
3862                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3863                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3864                 nr_nodemap_entries--;
3865         }
3866 }
3867
3868 /**
3869  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3870  *
3871  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3872  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3873  * all currently registered regions.
3874  */
3875 void __init remove_all_active_ranges(void)
3876 {
3877         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3878         nr_nodemap_entries = 0;
3879 }
3880
3881 /* Compare two active node_active_regions */
3882 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3883 {
3884         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3885         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3886
3887         /* Done this way to avoid overflows */
3888         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3889                 return 1;
3890         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3891                 return -1;
3892
3893         return 0;
3894 }
3895
3896 /* sort the node_map by start_pfn */
3897 static void __init sort_node_map(void)
3898 {
3899         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3900                         sizeof(struct node_active_region),
3901                         cmp_node_active_region, NULL);
3902 }
3903
3904 /* Find the lowest pfn for a node */
3905 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3906 {
3907         int i;
3908         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3909
3910         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3911         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3912                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3913
3914         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3915                 printk(KERN_WARNING
3916                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3917                 return 0;
3918         }
3919
3920         return min_pfn;
3921 }
3922
3923 /**
3924  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3925  *
3926  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3927  * add_active_range().
3928  */
3929 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3930 {
3931         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3932 }
3933
3934 /*
3935  * early_calculate_totalpages()
3936  * Sum pages in active regions for movable zone.
3937  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3938  */
3939 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3940 {
3941         int i;
3942         unsigned long totalpages = 0;
3943
3944         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3945                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3946                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3947                 totalpages += pages;
3948                 if (pages)
3949                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3950         }
3951         return totalpages;
3952 }
3953
3954 /*
3955  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3956  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3957  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3958  * others
3959  */
3960 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3961 {
3962         int i, nid;
3963         unsigned long usable_startpfn;
3964         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3965         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3966         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
3967
3968         /*
3969          * If movablecore was specified, calculate what size of
3970          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
3971          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
3972          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
3973          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
3974          * what movablecore would have allowed.
3975          */
3976         if (required_movablecore) {
3977                 unsigned long corepages;
3978
3979                 /*
3980                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
3981                  * was requested by the user
3982                  */
3983                 required_movablecore =
3984                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3985                 corepages = totalpages - required_movablecore;
3986
3987                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
3988         }
3989
3990         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
3991         if (!required_kernelcore)
3992                 return;
3993
3994         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
3995         find_usable_zone_for_movable();
3996         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
3997
3998 restart:
3999         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4000         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4001         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4002                 /*
4003                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4004                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4005                  * amount of memory for the kernel
4006                  */
4007                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4008                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4009
4010                 /*
4011                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4012                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4013                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4014                  */
4015                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4016
4017                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4018                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4019                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4020                         unsigned long size_pages;
4021
4022                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4023                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4024                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4025                         if (start_pfn >= end_pfn)
4026                                 continue;
4027
4028                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4029                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4030                                 unsigned long kernel_pages;
4031                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4032                                                                 - start_pfn;
4033
4034                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4035                                                         kernelcore_remaining);
4036                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4037                                                         required_kernelcore);
4038
4039                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4040                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4041
4042                                         /*
4043                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4044                                          * that if we have to rebalance
4045                                          * kernelcore across nodes, we will
4046                                          * not double account here
4047                                          */
4048                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4049                                         continue;
4050                                 }
4051                                 start_pfn = usable_startpfn;
4052                         }
4053
4054                         /*
4055                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4056                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4057                          * number of pages used as kernelcore
4058                          */
4059                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4060                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4061                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4062                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4063
4064                         /*
4065                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4066                          * break if the kernelcore for this node has been
4067                          * satisified
4068                          */
4069                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4070                                                                 size_pages);
4071                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4072                         if (!kernelcore_remaining)
4073                                 break;
4074                 }
4075         }
4076
4077         /*
4078          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4079          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4080          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4081          * satisified
4082          */
4083         usable_nodes--;
4084         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4085                 goto restart;
4086
4087         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4088         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4089                 zone_movable_pfn[nid] =
4090                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4091 }
4092
4093 /* Any regular memory on that node ? */
4094 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4095 {
4096 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4097         enum zone_type zone_type;
4098
4099         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4100                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4101                 if (zone->present_pages)
4102                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4103         }
4104 #endif
4105 }
4106
4107 /**
4108  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4109  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4110  *
4111  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4112  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4113  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4114  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4115  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4116  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4117  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4118  * at arch_max_dma_pfn.
4119  */
4120 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4121 {
4122         unsigned long nid;
4123         int i;
4124
4125         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4126         sort_node_map();
4127
4128         /* Record where the zone boundaries are */
4129         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4130                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4131         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4132                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4133         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4134         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4135         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4136                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4137                         continue;
4138                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4139                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4140                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4141                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4142         }
4143         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4144         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4145
4146         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4147         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4148         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4149
4150         /* Print out the zone ranges */
4151         printk("Zone PFN ranges:\n");
4152         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4153                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4154                         continue;
4155                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4156                                 zone_names[i],
4157                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4158                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4159         }
4160
4161         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4162         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4163         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4164                 if (zone_movable_pfn[i])
4165                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4166         }
4167
4168         /* Print out the early_node_map[] */
4169         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4170         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4171                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4172                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4173                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4174
4175         /* Initialise every node */
4176         mminit_verify_pageflags_layout();
4177         setup_nr_node_ids();
4178         for_each_online_node(nid) {
4179                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4180                 free_area_init_node(nid, NULL,
4181                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4182
4183                 /* Any memory on that node */
4184                 if (pgdat->node_present_pages)
4185                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4186                 check_for_regular_memory(pgdat);
4187         }
4188 }
4189
4190 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4191 {
4192         unsigned long long coremem;
4193         if (!p)
4194                 return -EINVAL;
4195
4196         coremem = memparse(p, &p);
4197         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4198
4199         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4200         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4201
4202         return 0;
4203 }
4204
4205 /*
4206  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4207  * cannot be reclaimed or migrated.
4208  */
4209 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4210 {
4211         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4212 }
4213
4214 /*
4215  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4216  * can be reclaimed or migrated.
4217  */
4218 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4219 {
4220         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4221 }
4222
4223 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4224 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4225
4226 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4227
4228 /**
4229  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4230  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4231  *
4232  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4233  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4234  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4235  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4236  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4237  * smaller per-cpu batchsize.
4238  */
4239 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4240 {
4241         dma_reserve = new_dma_reserve;
4242 }
4243
4244 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4245 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4246 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4247 #endif
4248
4249 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4250 {
4251         free_area_init_node(0, zones_size,
4252                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4253 }
4254
4255 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4256                                  unsigned long action, void *hcpu)
4257 {
4258         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4259
4260         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4261                 drain_pages(cpu);
4262
4263                 /*
4264                  * Spill the event counters of the dead processor
4265                  * into the current processors event counters.
4266                  * This artificially elevates the count of the current
4267                  * processor.
4268                  */
4269                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4270
4271                 /*
4272                  * Zero the differential counters of the dead processor
4273                  * so that the vm statistics are consistent.
4274                  *
4275                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4276                  * race with what we are doing.
4277                  */
4278                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4279         }
4280         return NOTIFY_OK;
4281 }
4282
4283 void __init page_alloc_init(void)
4284 {
4285         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4286 }
4287
4288 /*
4289  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4290  *      or min_free_kbytes changes.
4291  */
4292 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4293 {
4294         struct pglist_data *pgdat;
4295         unsigned long reserve_pages = 0;
4296         enum zone_type i, j;
4297
4298         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4299                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4300                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4301                         unsigned long max = 0;
4302
4303                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4304                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4305                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4306                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4307                         }
4308
4309                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
4310                         max += zone->pages_high;
4311
4312                         if (max > zone->present_pages)
4313                                 max = zone->present_pages;
4314                         reserve_pages += max;
4315                 }
4316         }
4317         totalreserve_pages = reserve_pages;
4318 }
4319
4320 /*
4321  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4322  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4323  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4324  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4325  */
4326 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4327 {
4328         struct pglist_data *pgdat;
4329         enum zone_type j, idx;
4330
4331         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4332                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4333                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4334                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4335
4336                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4337
4338                         idx = j;
4339                         while (idx) {
4340                                 struct zone *lower_zone;
4341
4342                                 idx--;
4343
4344                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4345                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4346
4347                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4348                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4349                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4350                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4351                         }
4352                 }
4353         }
4354
4355         /* update totalreserve_pages */
4356         calculate_totalreserve_pages();
4357 }
4358
4359 /**
4360  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
4361  *
4362  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
4363  * with respect to min_free_kbytes.
4364  */
4365 void setup_per_zone_pages_min(void)
4366 {
4367         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4368         unsigned long lowmem_pages = 0;
4369         struct zone *zone;
4370         unsigned long flags;
4371
4372         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4373         for_each_zone(zone) {
4374                 if (!is_highmem(zone))
4375                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4376         }
4377
4378         for_each_zone(zone) {
4379                 u64 tmp;
4380
4381                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4382                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4383                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4384                 if (is_highmem(zone)) {
4385                         /*
4386                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4387                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4388                          * value here.
4389                          *
4390                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
4391                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4392                          * not be capped for highmem.
4393                          */
4394                         int min_pages;
4395
4396                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4397                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4398                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4399                         if (min_pages > 128)
4400                                 min_pages = 128;
4401                         zone->pages_min = min_pages;
4402                 } else {
4403                         /*
4404                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4405                          * proportionate to the zone's size.
4406                          */
4407                         zone->pages_min = tmp;
4408                 }
4409
4410                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
4411                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
4412                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4413                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4414         }
4415
4416         /* update totalreserve_pages */
4417         calculate_totalreserve_pages();
4418 }
4419
4420 /**
4421  * setup_per_zone_inactive_ratio - called when min_free_kbytes changes.
4422  *
4423  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4424  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4425  * to be referenced again before it is swapped out.
4426  *
4427  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4428  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4429  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4430  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4431  *
4432  * total     target    max
4433  * memory    ratio     inactive anon
4434  * -------------------------------------
4435  *   10MB       1         5MB
4436  *  100MB       1        50MB
4437  *    1GB       3       250MB
4438  *   10GB      10       0.9GB
4439  *  100GB      31         3GB
4440  *    1TB     101        10GB
4441  *   10TB     320        32GB
4442  */
4443 static void setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4444 {
4445         struct zone *zone;
4446
4447         for_each_zone(zone) {
4448                 unsigned int gb, ratio;
4449
4450                 /* Zone size in gigabytes */
4451                 gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4452                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4453                 if (!ratio)
4454                         ratio = 1;
4455
4456                 zone->inactive_ratio = ratio;
4457         }
4458 }
4459
4460 /*
4461  * Initialise min_free_kbytes.
4462  *
4463  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4464  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4465  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4466  *
4467  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4468  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4469  *
4470  * which yields
4471  *
4472  * 16MB:        512k
4473  * 32MB:        724k
4474  * 64MB:        1024k
4475  * 128MB:       1448k
4476  * 256MB:       2048k
4477  * 512MB:       2896k
4478  * 1024MB:      4096k
4479  * 2048MB:      5792k
4480  * 4096MB:      8192k
4481  * 8192MB:      11584k
4482  * 16384MB:     16384k
4483  */
4484 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
4485 {
4486         unsigned long lowmem_kbytes;
4487
4488         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4489
4490         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4491         if (min_free_kbytes < 128)
4492                 min_free_kbytes = 128;
4493         if (min_free_kbytes > 65536)
4494                 min_free_kbytes = 65536;
4495         setup_per_zone_pages_min();
4496         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4497         setup_per_zone_inactive_ratio();
4498         return 0;
4499 }
4500 module_init(init_per_zone_pages_min)
4501
4502 /*
4503  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
4504  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4505  *      changes.
4506  */
4507 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4508         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4509 {
4510         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4511         if (write)
4512                 setup_per_zone_pages_min();
4513         return 0;
4514 }
4515
4516 #ifdef CONFIG_NUMA
4517 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4518         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4519 {
4520         struct zone *zone;
4521         int rc;
4522
4523         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4524         if (rc)
4525                 return rc;
4526
4527         for_each_zone(zone)
4528                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4529                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4530         return 0;
4531 }
4532
4533 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4534         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4535 {
4536         struct zone *zone;
4537         int rc;
4538
4539         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4540         if (rc)
4541                 return rc;
4542
4543         for_each_zone(zone)
4544                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4545                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4546         return 0;
4547 }
4548 #endif
4549
4550 /*
4551  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4552  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4553  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4554  *
4555  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4556  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4557  * if in function of the boot time zone sizes.
4558  */
4559 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4560         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4561 {
4562         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4563         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4564         return 0;
4565 }
4566
4567 /*
4568  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4569  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4570  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4571  */
4572
4573 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4574         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4575 {
4576         struct zone *zone;
4577         unsigned int cpu;
4578         int ret;
4579
4580         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4581         if (!write || (ret == -EINVAL))
4582                 return ret;
4583         for_each_zone(zone) {
4584                 for_each_online_cpu(cpu) {
4585                         unsigned long  high;
4586                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4587                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4588                 }
4589         }
4590         return 0;
4591 }
4592
4593 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4594
4595 #ifdef CONFIG_NUMA
4596 static int __init set_hashdist(char *str)
4597 {
4598         if (!str)
4599                 return 0;
4600         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4601         return 1;
4602 }
4603 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4604 #endif
4605
4606 /*
4607  * allocate a large system hash table from bootmem
4608  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4609  *   quantity of entries
4610  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4611  */
4612 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4613                                      unsigned long bucketsize,
4614                                      unsigned long numentries,
4615                                      int scale,
4616                                      int flags,
4617                                      unsigned int *_hash_shift,
4618                                      unsigned int *_hash_mask,
4619                                      unsigned long limit)
4620 {
4621         unsigned long long max = limit;
4622         unsigned long log2qty, size;
4623         void *table = NULL;
4624
4625         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4626         if (!numentries) {
4627                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4628                 numentries = nr_kernel_pages;
4629                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4630                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4631                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4632
4633                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4634                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4635                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4636                 else
4637                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4638
4639                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4640                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4641                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4642         }
4643         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4644
4645         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4646         if (max == 0) {
4647                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4648                 do_div(max, bucketsize);
4649         }
4650
4651         if (numentries > max)
4652                 numentries = max;
4653
4654         log2qty = ilog2(numentries);
4655
4656         do {
4657                 size = bucketsize << log2qty;
4658                 if (flags & HASH_EARLY)
4659                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4660                 else if (hashdist)
4661                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4662                 else {
4663                         unsigned long order = get_order(size);
4664
4665                         if (order < MAX_ORDER)
4666                                 table = (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC,
4667                                                                 order);
4668                         /*
4669                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4670                          * some pages at the end of hash table.
4671                          */
4672                         if (table) {
4673                                 unsigned long alloc_end = (unsigned long)table +
4674                                                 (PAGE_SIZE << order);
4675                                 unsigned long used = (unsigned long)table +
4676                                                 PAGE_ALIGN(size);
4677                                 split_page(virt_to_page(table), order);
4678                                 while (used < alloc_end) {
4679                                         free_page(used);
4680                                         used += PAGE_SIZE;
4681                                 }
4682                         }
4683                 }
4684         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4685
4686         if (!table)
4687                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4688
4689         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4690                tablename,
4691                (1U << log2qty),
4692                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4693                size);
4694
4695         if (_hash_shift)
4696                 *_hash_shift = log2qty;
4697         if (_hash_mask)
4698                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4699
4700         /*
4701          * If hashdist is set, the table allocation is done with __vmalloc()
4702          * which invokes the kmemleak_alloc() callback. This function may also
4703          * be called before the slab and kmemleak are initialised when
4704          * kmemleak simply buffers the request to be executed later
4705          * (GFP_ATOMIC flag ignored in this case).
4706          */
4707         if (!hashdist)
4708                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4709
4710         return table;
4711 }
4712
4713 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4714 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4715                                                         unsigned long pfn)
4716 {
4717 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4718         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4719 #else
4720         return zone->pageblock_flags;
4721 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4722 }
4723
4724 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4725 {
4726 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4727         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4728         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4729 #else
4730         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4731         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4732 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4733 }
4734
4735 /**
4736  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4737  * @page: The page within the block of interest
4738  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4739  * @end_bitidx: The last bit of interest
4740  * returns pageblock_bits flags
4741  */
4742 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4743                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4744 {
4745         struct zone *zone;
4746         unsigned long *bitmap;
4747         unsigned long pfn, bitidx;
4748         unsigned long flags = 0;
4749         unsigned long value = 1;
4750
4751         zone = page_zone(page);
4752         pfn = page_to_pfn(page);
4753         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4754         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4755
4756         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4757                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4758                         flags |= value;
4759
4760         return flags;
4761 }
4762
4763 /**
4764  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4765  * @page: The page within the block of interest
4766  * @start_bitidx: The first bit of interest
4767  * @end_bitidx: The last bit of interest
4768  * @flags: The flags to set
4769  */
4770 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4771                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4772 {
4773         struct zone *zone;
4774         unsigned long *bitmap;
4775         unsigned long pfn, bitidx;
4776         unsigned long value = 1;
4777
4778         zone = page_zone(page);
4779         pfn = page_to_pfn(page);
4780         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4781         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4782         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4783         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4784
4785         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4786                 if (flags & value)
4787                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4788                 else
4789                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4790 }
4791
4792 /*
4793  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4794  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4795  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4796  */
4797
4798 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4799 {
4800         struct zone *zone;
4801         unsigned long flags;
4802         int ret = -EBUSY;
4803
4804         zone = page_zone(page);
4805         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4806         /*
4807          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4808          */
4809         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4810                 goto out;
4811         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4812         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4813         ret = 0;
4814 out:
4815         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4816         if (!ret)
4817                 drain_all_pages();
4818         return ret;
4819 }
4820
4821 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4822 {
4823         struct zone *zone;
4824         unsigned long flags;
4825         zone = page_zone(page);
4826         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4827         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4828                 goto out;
4829         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4830         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4831 out:
4832         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4833 }
4834
4835 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4836 /*
4837  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4838  */
4839 void
4840 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4841 {
4842         struct page *page;
4843         struct zone *zone;
4844         int order, i;
4845         unsigned long pfn;
4846         unsigned long flags;
4847         /* find the first valid pfn */
4848         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4849                 if (pfn_valid(pfn))
4850                         break;
4851         if (pfn == end_pfn)
4852                 return;
4853         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4854         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4855         pfn = start_pfn;
4856         while (pfn < end_pfn) {
4857                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4858                         pfn++;
4859                         continue;
4860                 }
4861                 page = pfn_to_page(pfn);
4862                 BUG_ON(page_count(page));
4863                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4864                 order = page_order(page);
4865 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4866                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4867                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4868 #endif
4869                 list_del(&page->lru);
4870                 rmv_page_order(page);
4871                 zone->free_area[order].nr_free--;
4872                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4873                                       - (1UL << order));
4874                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4875                         SetPageReserved((page+i));
4876                 pfn += (1 << order);
4877         }
4878         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4879 }
4880 #endif