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