2dbb2fc68837e5fa0cf5db4d497370cd37a8d5e9
[safe/jmp/linux-2.6] / 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/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/div64.h>
54 #include "internal.h"
55
56 /*
57  * Array of node states.
58  */
59 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
60         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
61         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
62 #ifndef CONFIG_NUMA
63         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
64 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
65         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
66 #endif
67         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
68 #endif  /* NUMA */
69 };
70 EXPORT_SYMBOL(node_states);
71
72 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
73 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
74 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
75 int percpu_pagelist_fraction;
76 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
77
78 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
79 int pageblock_order __read_mostly;
80 #endif
81
82 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
83
84 /*
85  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
86  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
87  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
88  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
89  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
90  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
91  *
92  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
93  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
94  */
95 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
96 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
97          256,
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
100          256,
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
103          32,
104 #endif
105          32,
106 };
107
108 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
109
110 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
112          "DMA",
113 #endif
114 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
115          "DMA32",
116 #endif
117          "Normal",
118 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
119          "HighMem",
120 #endif
121          "Movable",
122 };
123
124 int min_free_kbytes = 1024;
125
126 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
127 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
128 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
129
130 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
131   /*
132    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
133    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
134    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
135    * so the number of times add_active_range() can be called is
136    * related to the number of nodes and the number of holes
137    */
138   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
140     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
141   #else
142     #if MAX_NUMNODES >= 32
143       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
144       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
145     #else
146       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
147       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
148     #endif
149   #endif
150
151   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
152   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
153   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
156   static unsigned long __initdata required_movablecore;
157   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
158
159   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
160   int movable_zone;
161   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
162 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
163
164 #if MAX_NUMNODES > 1
165 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
166 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
167 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
168 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
169 #endif
170
171 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
172
173 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
174 {
175
176         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
177                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
178
179         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
180                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
181 }
182
183 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
184
185 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
186 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
187 {
188         int ret = 0;
189         unsigned seq;
190         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
191
192         do {
193                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
194                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
195                         ret = 1;
196                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
197                         ret = 1;
198         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
199
200         return ret;
201 }
202
203 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
204 {
205         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
206                 return 0;
207         if (zone != page_zone(page))
208                 return 0;
209
210         return 1;
211 }
212 /*
213  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
214  */
215 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
216 {
217         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
218                 return 1;
219         if (!page_is_consistent(zone, page))
220                 return 1;
221
222         return 0;
223 }
224 #else
225 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
226 {
227         return 0;
228 }
229 #endif
230
231 static void bad_page(struct page *page)
232 {
233         static unsigned long resume;
234         static unsigned long nr_shown;
235         static unsigned long nr_unshown;
236
237         /*
238          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
239          * or allow a steady drip of one report per second.
240          */
241         if (nr_shown == 60) {
242                 if (time_before(jiffies, resume)) {
243                         nr_unshown++;
244                         goto out;
245                 }
246                 if (nr_unshown) {
247                         printk(KERN_ALERT
248                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
249                                 nr_unshown);
250                         nr_unshown = 0;
251                 }
252                 nr_shown = 0;
253         }
254         if (nr_shown++ == 0)
255                 resume = jiffies + 60 * HZ;
256
257         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
258                 current->comm, page_to_pfn(page));
259         printk(KERN_ALERT
260                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
261                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
262                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
263
264         dump_stack();
265 out:
266         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
267         __ClearPageBuddy(page);
268         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
269 }
270
271 /*
272  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
273  *
274  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
275  *
276  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
277  *
278  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
279  * the head page (even the head page has this).
280  *
281  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
282  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
283  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
284  */
285
286 static void free_compound_page(struct page *page)
287 {
288         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
289 }
290
291 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
292 {
293         int i;
294         int nr_pages = 1 << order;
295
296         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
297         set_compound_order(page, order);
298         __SetPageHead(page);
299         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
300                 struct page *p = page + i;
301
302                 __SetPageTail(p);
303                 p->first_page = page;
304         }
305 }
306
307 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
308 {
309         int i;
310         int nr_pages = 1 << order;
311         int bad = 0;
312
313         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
314             unlikely(!PageHead(page))) {
315                 bad_page(page);
316                 bad++;
317         }
318
319         __ClearPageHead(page);
320
321         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
322                 struct page *p = page + i;
323
324                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
325                         bad_page(page);
326                         bad++;
327                 }
328                 __ClearPageTail(p);
329         }
330
331         return bad;
332 }
333
334 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
335 {
336         int i;
337
338         /*
339          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
340          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
341          */
342         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
343         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
344                 clear_highpage(page + i);
345 }
346
347 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
348 {
349         set_page_private(page, order);
350         __SetPageBuddy(page);
351 }
352
353 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
354 {
355         __ClearPageBuddy(page);
356         set_page_private(page, 0);
357 }
358
359 /*
360  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
361  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
362  *
363  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
364  * the following equation:
365  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
366  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
367  * 1 buddy is #10:
368  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
369  *
370  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
371  * satisfies the following equation:
372  *     P = B & ~(1 << O)
373  *
374  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
375  */
376 static inline struct page *
377 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
378 {
379         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
380
381         return page + (buddy_idx - page_idx);
382 }
383
384 static inline unsigned long
385 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
386 {
387         return (page_idx & ~(1 << order));
388 }
389
390 /*
391  * This function checks whether a page is free && is the buddy
392  * we can do coalesce a page and its buddy if
393  * (a) the buddy is not in a hole &&
394  * (b) the buddy is in the buddy system &&
395  * (c) a page and its buddy have the same order &&
396  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
397  *
398  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
399  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
400  *
401  * For recording page's order, we use page_private(page).
402  */
403 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
404                                                                 int order)
405 {
406         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
407                 return 0;
408
409         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
410                 return 0;
411
412         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
413                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
414                 return 1;
415         }
416         return 0;
417 }
418
419 /*
420  * Freeing function for a buddy system allocator.
421  *
422  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
423  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
424  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
425  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
426  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
427  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
428  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
429  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
430  * parts of the VM system.
431  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
432  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
433  * order is recorded in page_private(page) field.
434  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
435  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
436  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
437  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
438  * triggers coalescing into a block of larger size.            
439  *
440  * -- wli
441  */
442
443 static inline void __free_one_page(struct page *page,
444                 struct zone *zone, unsigned int order,
445                 int migratetype)
446 {
447         unsigned long page_idx;
448
449         if (unlikely(PageCompound(page)))
450                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
451                         return;
452
453         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
454
455         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
456
457         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
458         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
459
460         while (order < MAX_ORDER-1) {
461                 unsigned long combined_idx;
462                 struct page *buddy;
463
464                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
465                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
466                         break;
467
468                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
469                 list_del(&buddy->lru);
470                 zone->free_area[order].nr_free--;
471                 rmv_page_order(buddy);
472                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
473                 page = page + (combined_idx - page_idx);
474                 page_idx = combined_idx;
475                 order++;
476         }
477         set_page_order(page, order);
478         list_add(&page->lru,
479                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
480         zone->free_area[order].nr_free++;
481 }
482
483 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
484 /*
485  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
486  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
487  * free_pages_check() will verify...
488  */
489 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
490 {
491         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
492         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
493 }
494 #else
495 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
496 #endif
497
498 static inline int free_pages_check(struct page *page)
499 {
500         if (unlikely(page_mapcount(page) |
501                 (page->mapping != NULL)  |
502                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
503                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
504                 bad_page(page);
505                 return 1;
506         }
507         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
508                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
509         return 0;
510 }
511
512 /*
513  * Frees a list of pages. 
514  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
515  * count is the number of pages to free.
516  *
517  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
518  * see if this freeing clears that state.
519  *
520  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
521  * pinned" detection logic.
522  */
523 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
524                                         struct list_head *list, int order)
525 {
526         spin_lock(&zone->lock);
527         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
528         zone->pages_scanned = 0;
529
530         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
531         while (count--) {
532                 struct page *page;
533
534                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
535                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
536                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
537                 list_del(&page->lru);
538                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
539         }
540         spin_unlock(&zone->lock);
541 }
542
543 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
544                                 int migratetype)
545 {
546         spin_lock(&zone->lock);
547         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
548         zone->pages_scanned = 0;
549
550         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
551         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
552         spin_unlock(&zone->lock);
553 }
554
555 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
556 {
557         unsigned long flags;
558         int i;
559         int bad = 0;
560         int wasMlocked = TestClearPageMlocked(page);
561
562         kmemcheck_free_shadow(page, order);
563
564         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
565                 bad += free_pages_check(page + i);
566         if (bad)
567                 return;
568
569         if (!PageHighMem(page)) {
570                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
571                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
572                                            PAGE_SIZE << order);
573         }
574         arch_free_page(page, order);
575         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
576
577         local_irq_save(flags);
578         if (unlikely(wasMlocked))
579                 free_page_mlock(page);
580         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
581         free_one_page(page_zone(page), page, order,
582                                         get_pageblock_migratetype(page));
583         local_irq_restore(flags);
584 }
585
586 /*
587  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
588  */
589 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
590 {
591         if (order == 0) {
592                 __ClearPageReserved(page);
593                 set_page_count(page, 0);
594                 set_page_refcounted(page);
595                 __free_page(page);
596         } else {
597                 int loop;
598
599                 prefetchw(page);
600                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
601                         struct page *p = &page[loop];
602
603                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
604                                 prefetchw(p + 1);
605                         __ClearPageReserved(p);
606                         set_page_count(p, 0);
607                 }
608
609                 set_page_refcounted(page);
610                 __free_pages(page, order);
611         }
612 }
613
614
615 /*
616  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
617  * Please do not alter this order without good reasons and regression
618  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
619  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
620  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
621  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
622  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
623  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
624  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
625  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
626  *
627  * -- wli
628  */
629 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
630         int low, int high, struct free_area *area,
631         int migratetype)
632 {
633         unsigned long size = 1 << high;
634
635         while (high > low) {
636                 area--;
637                 high--;
638                 size >>= 1;
639                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
640                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
641                 area->nr_free++;
642                 set_page_order(&page[size], high);
643         }
644 }
645
646 /*
647  * This page is about to be returned from the page allocator
648  */
649 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
650 {
651         if (unlikely(page_mapcount(page) |
652                 (page->mapping != NULL)  |
653                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
654                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
655                 bad_page(page);
656                 return 1;
657         }
658
659         set_page_private(page, 0);
660         set_page_refcounted(page);
661
662         arch_alloc_page(page, order);
663         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
664
665         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
666                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
667
668         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
669                 prep_compound_page(page, order);
670
671         return 0;
672 }
673
674 /*
675  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
676  * the smallest available page from the freelists
677  */
678 static inline
679 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
680                                                 int migratetype)
681 {
682         unsigned int current_order;
683         struct free_area * area;
684         struct page *page;
685
686         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
687         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
688                 area = &(zone->free_area[current_order]);
689                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
690                         continue;
691
692                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
693                                                         struct page, lru);
694                 list_del(&page->lru);
695                 rmv_page_order(page);
696                 area->nr_free--;
697                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
698                 return page;
699         }
700
701         return NULL;
702 }
703
704
705 /*
706  * This array describes the order lists are fallen back to when
707  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
708  */
709 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
710         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
711         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
712         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
713         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
714 };
715
716 /*
717  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
718  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
719  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
720  */
721 static int move_freepages(struct zone *zone,
722                           struct page *start_page, struct page *end_page,
723                           int migratetype)
724 {
725         struct page *page;
726         unsigned long order;
727         int pages_moved = 0;
728
729 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
730         /*
731          * page_zone is not safe to call in this context when
732          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
733          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
734          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
735          * grouping pages by mobility
736          */
737         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
738 #endif
739
740         for (page = start_page; page <= end_page;) {
741                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
742                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
743
744                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
745                         page++;
746                         continue;
747                 }
748
749                 if (!PageBuddy(page)) {
750                         page++;
751                         continue;
752                 }
753
754                 order = page_order(page);
755                 list_del(&page->lru);
756                 list_add(&page->lru,
757                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
758                 page += 1 << order;
759                 pages_moved += 1 << order;
760         }
761
762         return pages_moved;
763 }
764
765 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
766                                 int migratetype)
767 {
768         unsigned long start_pfn, end_pfn;
769         struct page *start_page, *end_page;
770
771         start_pfn = page_to_pfn(page);
772         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
773         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
774         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
775         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
776
777         /* Do not cross zone boundaries */
778         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
779                 start_page = page;
780         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
781                 return 0;
782
783         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
784 }
785
786 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
787 static inline struct page *
788 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
789 {
790         struct free_area * area;
791         int current_order;
792         struct page *page;
793         int migratetype, i;
794
795         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
796         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
797                                                 --current_order) {
798                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
799                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
800
801                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
802                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
803                                 continue;
804
805                         area = &(zone->free_area[current_order]);
806                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
807                                 continue;
808
809                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
810                                         struct page, lru);
811                         area->nr_free--;
812
813                         /*
814                          * If breaking a large block of pages, move all free
815                          * pages to the preferred allocation list. If falling
816                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
817                          * agressive about taking ownership of free pages
818                          */
819                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
820                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
821                                 unsigned long pages;
822                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
823                                                                 start_migratetype);
824
825                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
826                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
827                                         set_pageblock_migratetype(page,
828                                                                 start_migratetype);
829
830                                 migratetype = start_migratetype;
831                         }
832
833                         /* Remove the page from the freelists */
834                         list_del(&page->lru);
835                         rmv_page_order(page);
836
837                         if (current_order == pageblock_order)
838                                 set_pageblock_migratetype(page,
839                                                         start_migratetype);
840
841                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
842                         return page;
843                 }
844         }
845
846         return NULL;
847 }
848
849 /*
850  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
851  * Call me with the zone->lock already held.
852  */
853 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
854                                                 int migratetype)
855 {
856         struct page *page;
857
858 retry_reserve:
859         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
860
861         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
862                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
863
864                 /*
865                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
866                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
867                  * and we want just one call site
868                  */
869                 if (!page) {
870                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
871                         goto retry_reserve;
872                 }
873         }
874
875         return page;
876 }
877
878 /* 
879  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
880  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
881  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
882  */
883 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
884                         unsigned long count, struct list_head *list,
885                         int migratetype, int cold)
886 {
887         int i;
888         
889         spin_lock(&zone->lock);
890         for (i = 0; i < count; ++i) {
891                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
892                 if (unlikely(page == NULL))
893                         break;
894
895                 /*
896                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
897                  * in physical page order. The page is added to the callers and
898                  * list and the list head then moves forward. From the callers
899                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
900                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
901                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
902                  * properly.
903                  */
904                 if (likely(cold == 0))
905                         list_add(&page->lru, list);
906                 else
907                         list_add_tail(&page->lru, list);
908                 set_page_private(page, migratetype);
909                 list = &page->lru;
910         }
911         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
912         spin_unlock(&zone->lock);
913         return i;
914 }
915
916 #ifdef CONFIG_NUMA
917 /*
918  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
919  * currently executing processor on remote nodes after they have
920  * expired.
921  *
922  * Note that this function must be called with the thread pinned to
923  * a single processor.
924  */
925 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
926 {
927         unsigned long flags;
928         int to_drain;
929
930         local_irq_save(flags);
931         if (pcp->count >= pcp->batch)
932                 to_drain = pcp->batch;
933         else
934                 to_drain = pcp->count;
935         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
936         pcp->count -= to_drain;
937         local_irq_restore(flags);
938 }
939 #endif
940
941 /*
942  * Drain pages of the indicated processor.
943  *
944  * The processor must either be the current processor and the
945  * thread pinned to the current processor or a processor that
946  * is not online.
947  */
948 static void drain_pages(unsigned int cpu)
949 {
950         unsigned long flags;
951         struct zone *zone;
952
953         for_each_populated_zone(zone) {
954                 struct per_cpu_pageset *pset;
955                 struct per_cpu_pages *pcp;
956
957                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
958
959                 pcp = &pset->pcp;
960                 local_irq_save(flags);
961                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
962                 pcp->count = 0;
963                 local_irq_restore(flags);
964         }
965 }
966
967 /*
968  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
969  */
970 void drain_local_pages(void *arg)
971 {
972         drain_pages(smp_processor_id());
973 }
974
975 /*
976  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
977  */
978 void drain_all_pages(void)
979 {
980         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
981 }
982
983 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
984
985 void mark_free_pages(struct zone *zone)
986 {
987         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
988         unsigned long flags;
989         int order, t;
990         struct list_head *curr;
991
992         if (!zone->spanned_pages)
993                 return;
994
995         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
996
997         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
998         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
999                 if (pfn_valid(pfn)) {
1000                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1001
1002                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1003                                 swsusp_unset_page_free(page);
1004                 }
1005
1006         for_each_migratetype_order(order, t) {
1007                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1008                         unsigned long i;
1009
1010                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1011                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1012                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1013                 }
1014         }
1015         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1016 }
1017 #endif /* CONFIG_PM */
1018
1019 /*
1020  * Free a 0-order page
1021  */
1022 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1023 {
1024         struct zone *zone = page_zone(page);
1025         struct per_cpu_pages *pcp;
1026         unsigned long flags;
1027         int wasMlocked = TestClearPageMlocked(page);
1028
1029         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1030
1031         if (PageAnon(page))
1032                 page->mapping = NULL;
1033         if (free_pages_check(page))
1034                 return;
1035
1036         if (!PageHighMem(page)) {
1037                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1038                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1039         }
1040         arch_free_page(page, 0);
1041         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1042
1043         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1044         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1045         local_irq_save(flags);
1046         if (unlikely(wasMlocked))
1047                 free_page_mlock(page);
1048         __count_vm_event(PGFREE);
1049
1050         if (cold)
1051                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1052         else
1053                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1054         pcp->count++;
1055         if (pcp->count >= pcp->high) {
1056                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1057                 pcp->count -= pcp->batch;
1058         }
1059         local_irq_restore(flags);
1060         put_cpu();
1061 }
1062
1063 void free_hot_page(struct page *page)
1064 {
1065         free_hot_cold_page(page, 0);
1066 }
1067         
1068 void free_cold_page(struct page *page)
1069 {
1070         free_hot_cold_page(page, 1);
1071 }
1072
1073 /*
1074  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1075  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1076  * Each sub-page must be freed individually.
1077  *
1078  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1079  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1080  */
1081 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1082 {
1083         int i;
1084
1085         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1086         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1087
1088 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1089         /*
1090          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1091          * otherwise free the whole shadow.
1092          */
1093         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1094                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1095 #endif
1096
1097         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1098                 set_page_refcounted(page + i);
1099 }
1100
1101 /*
1102  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1103  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1104  * or two.
1105  */
1106 static inline
1107 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1108                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1109                         int migratetype)
1110 {
1111         unsigned long flags;
1112         struct page *page;
1113         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1114         int cpu;
1115
1116 again:
1117         cpu  = get_cpu();
1118         if (likely(order == 0)) {
1119                 struct per_cpu_pages *pcp;
1120
1121                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1122                 local_irq_save(flags);
1123                 if (!pcp->count) {
1124                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1125                                         pcp->batch, &pcp->list,
1126                                         migratetype, cold);
1127                         if (unlikely(!pcp->count))
1128                                 goto failed;
1129                 }
1130
1131                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1132                 if (cold) {
1133                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1134                                 if (page_private(page) == migratetype)
1135                                         break;
1136                 } else {
1137                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1138                                 if (page_private(page) == migratetype)
1139                                         break;
1140                 }
1141
1142                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1143                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1144                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1145                                         pcp->batch, &pcp->list,
1146                                         migratetype, cold);
1147                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1148                 }
1149
1150                 list_del(&page->lru);
1151                 pcp->count--;
1152         } else {
1153                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1154                         /*
1155                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1156                          *
1157                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1158                          * properly detect and handle allocation failures.
1159                          *
1160                          * We most definitely don't want callers attempting to
1161                          * allocate greater than order-1 page units with
1162                          * __GFP_NOFAIL.
1163                          */
1164                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1165                 }
1166                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1167                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1168                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1169                 spin_unlock(&zone->lock);
1170                 if (!page)
1171                         goto failed;
1172         }
1173
1174         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1175         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1176         local_irq_restore(flags);
1177         put_cpu();
1178
1179         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1180         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1181                 goto again;
1182         return page;
1183
1184 failed:
1185         local_irq_restore(flags);
1186         put_cpu();
1187         return NULL;
1188 }
1189
1190 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1191 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1192 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1193 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1194 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1195
1196 /* Mask to get the watermark bits */
1197 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1198
1199 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1200 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1201 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1202
1203 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1204
1205 static struct fail_page_alloc_attr {
1206         struct fault_attr attr;
1207
1208         u32 ignore_gfp_highmem;
1209         u32 ignore_gfp_wait;
1210         u32 min_order;
1211
1212 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1213
1214         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1215         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1216         struct dentry *min_order_file;
1217
1218 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1219
1220 } fail_page_alloc = {
1221         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1222         .ignore_gfp_wait = 1,
1223         .ignore_gfp_highmem = 1,
1224         .min_order = 1,
1225 };
1226
1227 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1228 {
1229         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1230 }
1231 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1232
1233 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1234 {
1235         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1236                 return 0;
1237         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1238                 return 0;
1239         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1240                 return 0;
1241         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1242                 return 0;
1243
1244         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1245 }
1246
1247 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1248
1249 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1250 {
1251         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1252         struct dentry *dir;
1253         int err;
1254
1255         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1256                                        "fail_page_alloc");
1257         if (err)
1258                 return err;
1259         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1260
1261         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1262                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1263                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1264
1265         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1266                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1267                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1268         fail_page_alloc.min_order_file =
1269                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1270                                    &fail_page_alloc.min_order);
1271
1272         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1273             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1274             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1275                 err = -ENOMEM;
1276                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1277                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1278                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1279                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1280         }
1281
1282         return err;
1283 }
1284
1285 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1286
1287 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1288
1289 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1290
1291 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1292 {
1293         return 0;
1294 }
1295
1296 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1297
1298 /*
1299  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1300  * of the allocation.
1301  */
1302 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1303                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1304 {
1305         /* free_pages my go negative - that's OK */
1306         long min = mark;
1307         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1308         int o;
1309
1310         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1311                 min -= min / 2;
1312         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1313                 min -= min / 4;
1314
1315         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1316                 return 0;
1317         for (o = 0; o < order; o++) {
1318                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1319                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1320
1321                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1322                 min >>= 1;
1323
1324                 if (free_pages <= min)
1325                         return 0;
1326         }
1327         return 1;
1328 }
1329
1330 #ifdef CONFIG_NUMA
1331 /*
1332  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1333  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1334  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1335  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1336  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1337  *
1338  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1339  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1340  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1341  *
1342  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1343  * nothing and returns NULL.
1344  *
1345  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1346  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1347  *
1348  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1349  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1350  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1351  * quickly as we can.
1352  */
1353 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1354 {
1355         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1356         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1357
1358         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1359         if (!zlc)
1360                 return NULL;
1361
1362         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1363                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1364                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1365         }
1366
1367         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1368                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1369                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1370         return allowednodes;
1371 }
1372
1373 /*
1374  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1375  * if it is worth looking at further for free memory:
1376  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1377  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1378  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1379  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1380  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1381  * else return false (zero) if it is not.
1382  *
1383  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1384  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1385  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1386  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1387  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1388  * into the second scan of the zonelist.
1389  *
1390  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1391  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1392  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1393  * unturned looking for a free page.
1394  */
1395 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1396                                                 nodemask_t *allowednodes)
1397 {
1398         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1399         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1400         int n;                          /* node that zone *z is on */
1401
1402         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1403         if (!zlc)
1404                 return 1;
1405
1406         i = z - zonelist->_zonerefs;
1407         n = zlc->z_to_n[i];
1408
1409         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1410         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1411 }
1412
1413 /*
1414  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1415  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1416  * from that zone don't waste time re-examining it.
1417  */
1418 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1419 {
1420         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1421         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1422
1423         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1424         if (!zlc)
1425                 return;
1426
1427         i = z - zonelist->_zonerefs;
1428
1429         set_bit(i, zlc->fullzones);
1430 }
1431
1432 #else   /* CONFIG_NUMA */
1433
1434 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1435 {
1436         return NULL;
1437 }
1438
1439 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1440                                 nodemask_t *allowednodes)
1441 {
1442         return 1;
1443 }
1444
1445 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1446 {
1447 }
1448 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1449
1450 /*
1451  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1452  * a page.
1453  */
1454 static struct page *
1455 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1456                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1457                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1458 {
1459         struct zoneref *z;
1460         struct page *page = NULL;
1461         int classzone_idx;
1462         struct zone *zone;
1463         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1464         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1465         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1466
1467         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1468 zonelist_scan:
1469         /*
1470          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1471          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1472          */
1473         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1474                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1475                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1476                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1477                                 continue;
1478                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1479                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1480                                 goto try_next_zone;
1481
1482                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1483                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1484                         unsigned long mark;
1485                         int ret;
1486
1487                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1488                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1489                                     classzone_idx, alloc_flags))
1490                                 goto try_this_zone;
1491
1492                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1493                                 goto this_zone_full;
1494
1495                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1496                         switch (ret) {
1497                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1498                                 /* did not scan */
1499                                 goto try_next_zone;
1500                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1501                                 /* scanned but unreclaimable */
1502                                 goto this_zone_full;
1503                         default:
1504                                 /* did we reclaim enough */
1505                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1506                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1507                                         goto this_zone_full;
1508                         }
1509                 }
1510
1511 try_this_zone:
1512                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1513                                                 gfp_mask, migratetype);
1514                 if (page)
1515                         break;
1516 this_zone_full:
1517                 if (NUMA_BUILD)
1518                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1519 try_next_zone:
1520                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1521                         /*
1522                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1523                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1524                          */
1525                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1526                         zlc_active = 1;
1527                         did_zlc_setup = 1;
1528                 }
1529         }
1530
1531         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1532                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1533                 zlc_active = 0;
1534                 goto zonelist_scan;
1535         }
1536         return page;
1537 }
1538
1539 static inline int
1540 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1541                                 unsigned long pages_reclaimed)
1542 {
1543         /* Do not loop if specifically requested */
1544         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1545                 return 0;
1546
1547         /*
1548          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1549          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1550          * implementations.
1551          */
1552         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1553                 return 1;
1554
1555         /*
1556          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1557          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1558          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1559          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1560          * allocation still fails, we stop retrying.
1561          */
1562         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1563                 return 1;
1564
1565         /*
1566          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1567          * explicitly requests that.
1568          */
1569         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1570                 return 1;
1571
1572         return 0;
1573 }
1574
1575 static inline struct page *
1576 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1577         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1578         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1579         int migratetype)
1580 {
1581         struct page *page;
1582
1583         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1584         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1585                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1586                 return NULL;
1587         }
1588
1589         /*
1590          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1591          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1592          * we're still under heavy pressure.
1593          */
1594         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1595                 order, zonelist, high_zoneidx,
1596                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1597                 preferred_zone, migratetype);
1598         if (page)
1599                 goto out;
1600
1601         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1602         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1603                 goto out;
1604
1605         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1606         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1607
1608 out:
1609         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1610         return page;
1611 }
1612
1613 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1614 static inline struct page *
1615 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1616         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1617         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1618         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1619 {
1620         struct page *page = NULL;
1621         struct reclaim_state reclaim_state;
1622         struct task_struct *p = current;
1623
1624         cond_resched();
1625
1626         /* We now go into synchronous reclaim */
1627         cpuset_memory_pressure_bump();
1628
1629         /*
1630          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1631          */
1632         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1633         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1634         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1635         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1636
1637         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1638
1639         p->reclaim_state = NULL;
1640         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1641         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1642
1643         cond_resched();
1644
1645         if (order != 0)
1646                 drain_all_pages();
1647
1648         if (likely(*did_some_progress))
1649                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1650                                         zonelist, high_zoneidx,
1651                                         alloc_flags, preferred_zone,
1652                                         migratetype);
1653         return page;
1654 }
1655
1656 /*
1657  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1658  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1659  */
1660 static inline struct page *
1661 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1662         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1663         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1664         int migratetype)
1665 {
1666         struct page *page;
1667
1668         do {
1669                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1670                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1671                         preferred_zone, migratetype);
1672
1673                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1674                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1675         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1676
1677         return page;
1678 }
1679
1680 static inline
1681 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1682                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1683 {
1684         struct zoneref *z;
1685         struct zone *zone;
1686
1687         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1688                 wakeup_kswapd(zone, order);
1689 }
1690
1691 static inline int
1692 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1693 {
1694         struct task_struct *p = current;
1695         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1696         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1697
1698         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1699         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1700
1701         /*
1702          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1703          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1704          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1705          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1706          */
1707         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1708
1709         if (!wait) {
1710                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1711                 /*
1712                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1713                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1714                  */
1715                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1716         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1717                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1718
1719         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1720                 if (!in_interrupt() &&
1721                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1722                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1723                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1724         }
1725
1726         return alloc_flags;
1727 }
1728
1729 static inline struct page *
1730 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1731         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1732         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1733         int migratetype)
1734 {
1735         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1736         struct page *page = NULL;
1737         int alloc_flags;
1738         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1739         unsigned long did_some_progress;
1740         struct task_struct *p = current;
1741
1742         /*
1743          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1744          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1745          * be using allocators in order of preference for an area that is
1746          * too large.
1747          */
1748         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1749                 return NULL;
1750
1751         /*
1752          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1753          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1754          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1755          * using a larger set of nodes after it has established that the
1756          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1757          * over allocated.
1758          */
1759         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1760                 goto nopage;
1761
1762         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1763
1764         /*
1765          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1766          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1767          * to how we want to proceed.
1768          */
1769         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1770
1771 restart:
1772         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1773         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1774                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1775                         preferred_zone, migratetype);
1776         if (page)
1777                 goto got_pg;
1778
1779 rebalance:
1780         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1781         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1782                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1783                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1784                                 preferred_zone, migratetype);
1785                 if (page)
1786                         goto got_pg;
1787         }
1788
1789         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1790         if (!wait)
1791                 goto nopage;
1792
1793         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1794         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1795                 goto nopage;
1796
1797         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1798         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1799                 goto nopage;
1800
1801         /* Try direct reclaim and then allocating */
1802         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1803                                         zonelist, high_zoneidx,
1804                                         nodemask,
1805                                         alloc_flags, preferred_zone,
1806                                         migratetype, &did_some_progress);
1807         if (page)
1808                 goto got_pg;
1809
1810         /*
1811          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1812          * running out of options and have to consider going OOM
1813          */
1814         if (!did_some_progress) {
1815                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1816                         if (oom_killer_disabled)
1817                                 goto nopage;
1818                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1819                                         zonelist, high_zoneidx,
1820                                         nodemask, preferred_zone,
1821                                         migratetype);
1822                         if (page)
1823                                 goto got_pg;
1824
1825                         /*
1826                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1827                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1828                          * made, there are no other options and retrying is
1829                          * unlikely to help.
1830                          */
1831                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1832                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1833                                 goto nopage;
1834
1835                         goto restart;
1836                 }
1837         }
1838
1839         /* Check if we should retry the allocation */
1840         pages_reclaimed += did_some_progress;
1841         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1842                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1843                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1844                 goto rebalance;
1845         }
1846
1847 nopage:
1848         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1849                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1850                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1851                         p->comm, order, gfp_mask);
1852                 dump_stack();
1853                 show_mem();
1854         }
1855         return page;
1856 got_pg:
1857         if (kmemcheck_enabled)
1858                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1859         return page;
1860
1861 }
1862
1863 /*
1864  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1865  */
1866 struct page *
1867 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1868                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1869 {
1870         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1871         struct zone *preferred_zone;
1872         struct page *page;
1873         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1874
1875         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1876
1877         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1878
1879         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1880
1881         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1882                 return NULL;
1883
1884         /*
1885          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1886          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1887          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1888          */
1889         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1890                 return NULL;
1891
1892         /* The preferred zone is used for statistics later */
1893         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1894         if (!preferred_zone)
1895                 return NULL;
1896
1897         /* First allocation attempt */
1898         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1899                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1900                         preferred_zone, migratetype);
1901         if (unlikely(!page))
1902                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1903                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1904                                 preferred_zone, migratetype);
1905
1906         return page;
1907 }
1908 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1909
1910 /*
1911  * Common helper functions.
1912  */
1913 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1914 {
1915         struct page * page;
1916         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1917         if (!page)
1918                 return 0;
1919         return (unsigned long) page_address(page);
1920 }
1921
1922 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1923
1924 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1925 {
1926         struct page * page;
1927
1928         /*
1929          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1930          * a highmem page
1931          */
1932         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1933
1934         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1935         if (page)
1936                 return (unsigned long) page_address(page);
1937         return 0;
1938 }
1939
1940 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1941
1942 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1943 {
1944         int i = pagevec_count(pvec);
1945
1946         while (--i >= 0)
1947                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1948 }
1949
1950 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1951 {
1952         if (put_page_testzero(page)) {
1953                 if (order == 0)
1954                         free_hot_page(page);
1955                 else
1956                         __free_pages_ok(page, order);
1957         }
1958 }
1959
1960 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1961
1962 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1963 {
1964         if (addr != 0) {
1965                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1966                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1967         }
1968 }
1969
1970 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1971
1972 /**
1973  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1974  * @size: the number of bytes to allocate
1975  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1976  *
1977  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1978  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1979  * allocate memory in power-of-two pages.
1980  *
1981  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1982  *
1983  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1984  */
1985 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1986 {
1987         unsigned int order = get_order(size);
1988         unsigned long addr;
1989
1990         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1991         if (addr) {
1992                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1993                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1994
1995                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
1996                 while (used < alloc_end) {
1997                         free_page(used);
1998                         used += PAGE_SIZE;
1999                 }
2000         }
2001
2002         return (void *)addr;
2003 }
2004 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2005
2006 /**
2007  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2008  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2009  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2010  *
2011  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2012  */
2013 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2014 {
2015         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2016         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2017
2018         while (addr < end) {
2019                 free_page(addr);
2020                 addr += PAGE_SIZE;
2021         }
2022 }
2023 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2024
2025 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2026 {
2027         struct zoneref *z;
2028         struct zone *zone;
2029
2030         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2031         unsigned int sum = 0;
2032
2033         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2034
2035         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2036                 unsigned long size = zone->present_pages;
2037                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2038                 if (size > high)
2039                         sum += size - high;
2040         }
2041
2042         return sum;
2043 }
2044
2045 /*
2046  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2047  */
2048 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2049 {
2050         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2051 }
2052 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2053
2054 /*
2055  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2056  */
2057 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2058 {
2059         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2060 }
2061
2062 static inline void show_node(struct zone *zone)
2063 {
2064         if (NUMA_BUILD)
2065                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2066 }
2067
2068 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2069 {
2070         val->totalram = totalram_pages;
2071         val->sharedram = 0;
2072         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2073         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2074         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2075         val->freehigh = nr_free_highpages();
2076         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2077 }
2078
2079 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2080
2081 #ifdef CONFIG_NUMA
2082 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2083 {
2084         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2085
2086         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2087         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2088 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2089         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2090         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2091                         NR_FREE_PAGES);
2092 #else
2093         val->totalhigh = 0;
2094         val->freehigh = 0;
2095 #endif
2096         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2097 }
2098 #endif
2099
2100 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2101
2102 /*
2103  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2104  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2105  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2106  */
2107 void show_free_areas(void)
2108 {
2109         int cpu;
2110         struct zone *zone;
2111
2112         for_each_populated_zone(zone) {
2113                 show_node(zone);
2114                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2115
2116                 for_each_online_cpu(cpu) {
2117                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2118
2119                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2120
2121                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2122                                cpu, pageset->pcp.high,
2123                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2124                 }
2125         }
2126
2127         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2128                 " inactive_file:%lu"
2129                 " unevictable:%lu"
2130                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2131                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2132                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2133                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2134                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2135                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2136                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2137                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2138                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2139                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2140                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2141                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2142                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2143                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2144                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2145                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2146
2147         for_each_populated_zone(zone) {
2148                 int i;
2149
2150                 show_node(zone);
2151                 printk("%s"
2152                         " free:%lukB"
2153                         " min:%lukB"
2154                         " low:%lukB"
2155                         " high:%lukB"
2156                         " active_anon:%lukB"
2157                         " inactive_anon:%lukB"
2158                         " active_file:%lukB"
2159                         " inactive_file:%lukB"
2160                         " unevictable:%lukB"
2161                         " present:%lukB"
2162                         " pages_scanned:%lu"
2163                         " all_unreclaimable? %s"
2164                         "\n",
2165                         zone->name,
2166                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2167                         K(min_wmark_pages(zone)),
2168                         K(low_wmark_pages(zone)),
2169                         K(high_wmark_pages(zone)),
2170                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2171                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2172                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2173                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2174                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2175                         K(zone->present_pages),
2176                         zone->pages_scanned,
2177                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2178                         );
2179                 printk("lowmem_reserve[]:");
2180                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2181                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2182                 printk("\n");
2183         }
2184
2185         for_each_populated_zone(zone) {
2186                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2187
2188                 show_node(zone);
2189                 printk("%s: ", zone->name);
2190
2191                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2192                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2193                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2194                         total += nr[order] << order;
2195                 }
2196                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2197                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2198                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2199                 printk("= %lukB\n", K(total));
2200         }
2201
2202         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2203
2204         show_swap_cache_info();
2205 }
2206
2207 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2208 {
2209         zoneref->zone = zone;
2210         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2211 }
2212
2213 /*
2214  * Builds allocation fallback zone lists.
2215  *
2216  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2217  */
2218 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2219                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2220 {
2221         struct zone *zone;
2222
2223         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2224         zone_type++;
2225
2226         do {
2227                 zone_type--;
2228                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2229                 if (populated_zone(zone)) {
2230                         zoneref_set_zone(zone,
2231                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2232                         check_highest_zone(zone_type);
2233                 }
2234
2235         } while (zone_type);
2236         return nr_zones;
2237 }
2238
2239
2240 /*
2241  *  zonelist_order:
2242  *  0 = automatic detection of better ordering.
2243  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2244  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2245  *
2246  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2247  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2248  */
2249 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2250 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2251 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2252
2253 /* zonelist order in the kernel.
2254  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2255  */
2256 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2257 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2258
2259
2260 #ifdef CONFIG_NUMA
2261 /* The value user specified ....changed by config */
2262 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2263 /* string for sysctl */
2264 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2265 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2266
2267 /*
2268  * interface for configure zonelist ordering.
2269  * command line option "numa_zonelist_order"
2270  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2271  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2272  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2273  */
2274
2275 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2276 {
2277         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2278                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2279         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2280                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2281         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2282                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2283         } else {
2284                 printk(KERN_WARNING
2285                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2286                         "%s\n", s);
2287                 return -EINVAL;
2288         }
2289         return 0;
2290 }
2291
2292 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2293 {
2294         if (s)
2295                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2296         return 0;
2297 }
2298 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2299
2300 /*
2301  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2302  */
2303 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2304                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2305                 loff_t *ppos)
2306 {
2307         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2308         int ret;
2309
2310         if (write)
2311                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2312                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2313         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2314         if (ret)
2315                 return ret;
2316         if (write) {
2317                 int oldval = user_zonelist_order;
2318                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2319                         /*
2320                          * bogus value.  restore saved string
2321                          */
2322                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2323                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2324                         user_zonelist_order = oldval;
2325                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2326                         build_all_zonelists();
2327         }
2328         return 0;
2329 }
2330
2331
2332 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2333 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2334
2335 /**
2336  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2337  * @node: node whose fallback list we're appending
2338  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2339  *
2340  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2341  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2342  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2343  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2344  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2345  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2346  * on them otherwise.
2347  * It returns -1 if no node is found.
2348  */
2349 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2350 {
2351         int n, val;
2352         int min_val = INT_MAX;
2353         int best_node = -1;
2354         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2355
2356         /* Use the local node if we haven't already */
2357         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2358                 node_set(node, *used_node_mask);
2359                 return node;
2360         }
2361
2362         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2363
2364                 /* Don't want a node to appear more than once */
2365                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2366                         continue;
2367
2368                 /* Use the distance array to find the distance */
2369                 val = node_distance(node, n);
2370
2371                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2372                 val += (n < node);
2373
2374                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2375                 tmp = cpumask_of_node(n);
2376                 if (!cpumask_empty(tmp))
2377                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2378
2379                 /* Slight preference for less loaded node */
2380                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2381                 val += node_load[n];
2382
2383                 if (val < min_val) {
2384                         min_val = val;
2385                         best_node = n;
2386                 }
2387         }
2388
2389         if (best_node >= 0)
2390                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2391
2392         return best_node;
2393 }
2394
2395
2396 /*
2397  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2398  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2399  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2400  */
2401 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2402 {
2403         int j;
2404         struct zonelist *zonelist;
2405
2406         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2407         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2408                 ;
2409         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2410                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2411         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2412         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2413 }
2414
2415 /*
2416  * Build gfp_thisnode zonelists
2417  */
2418 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2419 {
2420         int j;
2421         struct zonelist *zonelist;
2422
2423         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2424         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2425         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2426         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2427 }
2428
2429 /*
2430  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2431  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2432  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2433  * may still exist in local DMA zone.
2434  */
2435 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2436
2437 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2438 {
2439         int pos, j, node;
2440         int zone_type;          /* needs to be signed */
2441         struct zone *z;
2442         struct zonelist *zonelist;
2443
2444         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2445         pos = 0;
2446         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2447                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2448                         node = node_order[j];
2449                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2450                         if (populated_zone(z)) {
2451                                 zoneref_set_zone(z,
2452                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2453                                 check_highest_zone(zone_type);
2454                         }
2455                 }
2456         }
2457         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2458         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2459 }
2460
2461 static int default_zonelist_order(void)
2462 {
2463         int nid, zone_type;
2464         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2465         struct zone *z;
2466         int average_size;
2467         /*
2468          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2469          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2470          * into OOM very easily.
2471          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2472          */
2473         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2474         low_kmem_size = 0;
2475         total_size = 0;
2476         for_each_online_node(nid) {
2477                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2478                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2479                         if (populated_zone(z)) {
2480                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2481                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2482                                 total_size += z->present_pages;
2483                         }
2484                 }
2485         }
2486         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2487             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2488                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2489         /*
2490          * look into each node's config.
2491          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2492          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2493          */
2494         average_size = total_size /
2495                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2496         for_each_online_node(nid) {
2497                 low_kmem_size = 0;
2498                 total_size = 0;
2499                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2500                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2501                         if (populated_zone(z)) {
2502                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2503                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2504                                 total_size += z->present_pages;
2505                         }
2506                 }
2507                 if (low_kmem_size &&
2508                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2509                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2510                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2511         }
2512         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2513 }
2514
2515 static void set_zonelist_order(void)
2516 {
2517         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2518                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2519         else
2520                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2521 }
2522
2523 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2524 {
2525         int j, node, load;
2526         enum zone_type i;
2527         nodemask_t used_mask;
2528         int local_node, prev_node;
2529         struct zonelist *zonelist;
2530         int order = current_zonelist_order;
2531
2532         /* initialize zonelists */
2533         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2534                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2535                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2536                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2537         }
2538
2539         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2540         local_node = pgdat->node_id;
2541         load = nr_online_nodes;
2542         prev_node = local_node;
2543         nodes_clear(used_mask);
2544
2545         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2546         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2547         j = 0;
2548
2549         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2550                 int distance = node_distance(local_node, node);
2551
2552                 /*
2553                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2554                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2555                  */
2556                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2557                         zone_reclaim_mode = 1;
2558
2559                 /*
2560                  * We don't want to pressure a particular node.
2561                  * So adding penalty to the first node in same
2562                  * distance group to make it round-robin.
2563                  */
2564                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2565                         node_load[node] = load;
2566
2567                 prev_node = node;
2568                 load--;
2569                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2570                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2571                 else
2572                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2573         }
2574
2575         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2576                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2577                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2578         }
2579
2580         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2581 }
2582
2583 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2584 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2585 {
2586         struct zonelist *zonelist;
2587         struct zonelist_cache *zlc;
2588         struct zoneref *z;
2589
2590         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2591         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2592         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2593         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2594                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2595 }
2596
2597
2598 #else   /* CONFIG_NUMA */
2599
2600 static void set_zonelist_order(void)
2601 {
2602         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2603 }
2604
2605 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2606 {
2607         int node, local_node;
2608         enum zone_type j;
2609         struct zonelist *zonelist;
2610
2611         local_node = pgdat->node_id;
2612
2613         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2614         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2615
2616         /*
2617          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2618          * of all the other nodes.
2619          * We don't want to pressure a particular node, so when
2620          * building the zones for node N, we make sure that the
2621          * zones coming right after the local ones are those from
2622          * node N+1 (modulo N)
2623          */
2624         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2625                 if (!node_online(node))
2626                         continue;
2627                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2628                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2629         }
2630         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2631                 if (!node_online(node))
2632                         continue;
2633                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2634                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2635         }
2636
2637         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2638         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2639 }
2640
2641 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2642 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2643 {
2644         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2645 }
2646
2647 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2648
2649 /* return values int ....just for stop_machine() */
2650 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2651 {
2652         int nid;
2653
2654         for_each_online_node(nid) {
2655                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2656
2657                 build_zonelists(pgdat);
2658                 build_zonelist_cache(pgdat);
2659         }
2660         return 0;
2661 }
2662
2663 void build_all_zonelists(void)
2664 {
2665         set_zonelist_order();
2666
2667         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2668                 __build_all_zonelists(NULL);
2669                 mminit_verify_zonelist();
2670                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2671         } else {
2672                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2673                    of zonelist */
2674                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2675                 /* cpuset refresh routine should be here */
2676         }
2677         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2678         /*
2679          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2680          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2681          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2682          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2683          * disabled and enable it later
2684          */
2685         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2686                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2687         else
2688                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2689
2690         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2691                 "Total pages: %ld\n",
2692                         nr_online_nodes,
2693                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2694                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2695                         vm_total_pages);
2696 #ifdef CONFIG_NUMA
2697         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2698 #endif
2699 }
2700
2701 /*
2702  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2703  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2704  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2705  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2706  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2707  * conservative, even though it seems large.
2708  *
2709  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2710  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2711  */
2712 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2713
2714 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2715 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2716 {
2717         unsigned long size = 1;
2718
2719         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2720
2721         while (size < pages)
2722                 size <<= 1;
2723
2724         /*
2725          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2726          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2727          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2728          */
2729         size = min(size, 4096UL);
2730
2731         return max(size, 4UL);
2732 }
2733 #else
2734 /*
2735  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2736  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2737  *
2738  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2739  *
2740  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2741  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2742  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2743  *
2744  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2745  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2746  *
2747  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2748  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2749  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2750  */
2751 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2752 {
2753         return 4096UL;
2754 }
2755 #endif
2756
2757 /*
2758  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2759  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2760  * hash function before the remainder is taken.
2761  */
2762 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2763 {
2764         return ffz(~size);
2765 }
2766
2767 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2768
2769 /*
2770  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2771  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2772  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2773  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2774  * blocks as reclaim kicks in
2775  */
2776 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2777 {
2778         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2779         struct page *page;
2780         unsigned long reserve, block_migratetype;
2781
2782         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2783         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2784         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2785         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2786                                                         pageblock_order;
2787
2788         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2789                 if (!pfn_valid(pfn))
2790                         continue;
2791                 page = pfn_to_page(pfn);
2792
2793                 /* Watch out for overlapping nodes */
2794                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2795                         continue;
2796
2797                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2798                 if (PageReserved(page))
2799                         continue;
2800
2801                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2802
2803                 /* If this block is reserved, account for it */
2804                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2805                         reserve--;
2806                         continue;
2807                 }
2808
2809                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2810                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2811                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2812                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2813                         reserve--;
2814                         continue;
2815                 }
2816
2817                 /*
2818                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2819                  * take it back
2820                  */
2821                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2822                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2823                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2824                 }
2825         }
2826 }
2827
2828 /*
2829  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2830  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2831  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2832  */
2833 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2834                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2835 {
2836         struct page *page;
2837         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2838         unsigned long pfn;
2839         struct zone *z;
2840
2841         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2842                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2843
2844         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2845         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2846                 /*
2847                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2848                  * handed to this function.  They do not
2849                  * exist on hotplugged memory.
2850                  */
2851                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2852                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2853                                 continue;
2854                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2855                                 continue;
2856                 }
2857                 page = pfn_to_page(pfn);
2858                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2859                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2860                 init_page_count(page);
2861                 reset_page_mapcount(page);
2862                 SetPageReserved(page);
2863                 /*
2864                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2865                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2866                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2867                  * the address space during boot when many long-lived
2868                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2869                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2870                  * setup_zone_migrate_reserve()
2871                  *
2872                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2873                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2874                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2875                  * pfn out of zone.
2876                  */
2877                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2878                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2879                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2880                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2881
2882                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2883 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2884                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2885                 if (!is_highmem_idx(zone))
2886                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2887 #endif
2888         }
2889 }
2890
2891 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2892 {
2893         int order, t;
2894         for_each_migratetype_order(order, t) {
2895                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2896                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2897         }
2898 }
2899
2900 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2901 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2902         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2903 #endif
2904
2905 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2906 {
2907 #ifdef CONFIG_MMU
2908         int batch;
2909
2910         /*
2911          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2912          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2913          *
2914          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2915          */
2916         batch = zone->present_pages / 1024;
2917         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2918                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2919         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2920         if (batch < 1)
2921                 batch = 1;
2922
2923         /*
2924          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2925          * of 2 value was found to be more likely to have
2926          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2927          *
2928          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2929          * batches of pages, one task can end up with a lot
2930          * of pages of one half of the possible page colors
2931          * and the other with pages of the other colors.
2932          */
2933         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2934
2935         return batch;
2936
2937 #else
2938         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2939          * conditions.
2940          *
2941          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2942          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2943          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2944          *
2945          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2946          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2947          * can be a significant delay between the individual batches being
2948          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2949          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2950          */
2951         return 0;
2952 #endif
2953 }
2954
2955 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2956 {
2957         struct per_cpu_pages *pcp;
2958
2959         memset(p, 0, sizeof(*p));
2960
2961         pcp = &p->pcp;
2962         pcp->count = 0;
2963         pcp->high = 6 * batch;
2964         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2965         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2966 }
2967
2968 /*
2969  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2970  * to the value high for the pageset p.
2971  */
2972
2973 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2974                                 unsigned long high)
2975 {
2976         struct per_cpu_pages *pcp;
2977
2978         pcp = &p->pcp;
2979         pcp->high = high;
2980         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2981         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2982                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2983 }
2984
2985
2986 #ifdef CONFIG_NUMA
2987 /*
2988  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2989  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2990  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2991  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2992  * with interrupts disabled.
2993  *
2994  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2995  *
2996  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2997  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2998  * hotplugged processors.
2999  *
3000  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3001  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3002  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3003  */
3004 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3005
3006 /*
3007  * Dynamically allocate memory for the
3008  * per cpu pageset array in struct zone.
3009  */
3010 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3011 {
3012         struct zone *zone, *dzone;
3013         int node = cpu_to_node(cpu);
3014
3015         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3016
3017         for_each_populated_zone(zone) {
3018                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3019                                          GFP_KERNEL, node);
3020                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3021                         goto bad;
3022
3023                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3024
3025                 if (percpu_pagelist_fraction)
3026                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3027                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3028         }
3029
3030         return 0;
3031 bad:
3032         for_each_zone(dzone) {
3033                 if (!populated_zone(dzone))
3034                         continue;
3035                 if (dzone == zone)
3036                         break;
3037                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3038                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3039         }
3040         return -ENOMEM;
3041 }
3042
3043 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3044 {
3045         struct zone *zone;
3046
3047         for_each_zone(zone) {
3048                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3049
3050                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3051                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3052                         kfree(pset);
3053                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3054         }
3055 }
3056
3057 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3058                 unsigned long action,
3059                 void *hcpu)
3060 {
3061         int cpu = (long)hcpu;
3062         int ret = NOTIFY_OK;
3063
3064         switch (action) {
3065         case CPU_UP_PREPARE:
3066         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3067                 if (process_zones(cpu))
3068                         ret = NOTIFY_BAD;
3069                 break;
3070         case CPU_UP_CANCELED:
3071         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3072         case CPU_DEAD:
3073         case CPU_DEAD_FROZEN:
3074                 free_zone_pagesets(cpu);
3075                 break;
3076         default:
3077                 break;
3078         }
3079         return ret;
3080 }
3081
3082 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3083         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3084
3085 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3086 {
3087         int err;
3088
3089         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3090          * A cpuup callback will do this for every cpu
3091          * as it comes online
3092          */
3093         err = process_zones(smp_processor_id());
3094         BUG_ON(err);
3095         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3096 }
3097
3098 #endif
3099
3100 static noinline __init_refok
3101 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3102 {
3103         int i;
3104         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3105         size_t alloc_size;
3106
3107         /*
3108          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3109          * per zone.
3110          */
3111         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3112                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3113         zone->wait_table_bits =
3114                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3115         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3116                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3117
3118         if (!slab_is_available()) {
3119                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3120                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3121         } else {
3122                 /*
3123                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3124                  * via memory hot-add.
3125                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3126                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3127                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3128                  * node itself as well.
3129                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3130                  * necessary.
3131                  */
3132                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3133         }
3134         if (!zone->wait_table)
3135                 return -ENOMEM;
3136
3137         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3138                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3139
3140         return 0;
3141 }
3142
3143 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3144 {
3145         int cpu;
3146         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3147
3148         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3149 #ifdef CONFIG_NUMA
3150                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3151                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3152                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3153 #else
3154                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3155 #endif
3156         }
3157         if (zone->present_pages)
3158                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3159                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3160 }
3161
3162 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3163                                         unsigned long zone_start_pfn,
3164                                         unsigned long size,
3165                                         enum memmap_context context)
3166 {
3167         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3168         int ret;
3169         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3170         if (ret)
3171                 return ret;
3172         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3173
3174         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3175
3176         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3177                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3178                         pgdat->node_id,
3179                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3180                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3181
3182         zone_init_free_lists(zone);
3183
3184         return 0;
3185 }
3186
3187 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3188 /*
3189  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3190  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3191  */
3192 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3193 {
3194         int i;
3195
3196         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3197                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3198                         return i;
3199
3200         return -1;
3201 }
3202
3203 /*
3204  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3205  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3206  */
3207 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3208 {
3209         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3210                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3211                         return index;
3212
3213         return -1;
3214 }
3215
3216 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3217 /*
3218  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3219  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3220  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3221  * alternative
3222  */
3223 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3224 {
3225         int i;
3226
3227         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3228                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3229                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3230
3231                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3232                         return early_node_map[i].nid;
3233         }
3234         /* This is a memory hole */
3235         return -1;
3236 }
3237 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3238
3239 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3240 {
3241         int nid;
3242
3243         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3244         if (nid >= 0)
3245                 return nid;
3246         /* just returns 0 */
3247         return 0;
3248 }
3249
3250 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3251 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3252 {
3253         int nid;
3254
3255         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3256         if (nid >= 0 && nid != node)
3257                 return false;
3258         return true;
3259 }
3260 #endif
3261
3262 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3263 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3264         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3265                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3266
3267 /**
3268  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3269  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3270  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3271  *
3272  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3273  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3274  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3275  */
3276 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3277                                                 unsigned long max_low_pfn)
3278 {
3279         int i;
3280
3281         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3282                 unsigned long size_pages = 0;
3283                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3284
3285                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3286                         continue;
3287
3288                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3289                         end_pfn = max_low_pfn;
3290
3291                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3292                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3293                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3294                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3295         }
3296 }
3297
3298 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3299 {
3300         int i;
3301         int ret;
3302
3303         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3304                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3305                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3306                 if (ret)
3307                         break;
3308         }
3309 }
3310 /**
3311  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3312  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3313  *
3314  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3315  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3316  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3317  */
3318 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3319 {
3320         int i;
3321
3322         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3323                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3324                                 early_node_map[i].start_pfn,
3325                                 early_node_map[i].end_pfn);
3326 }
3327
3328 /**
3329  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3330  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3331  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3332  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3333  *
3334  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3335  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3336  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3337  * PFNs will be 0.
3338  */
3339 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3340                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3341 {
3342         int i;
3343         *start_pfn = -1UL;
3344         *end_pfn = 0;
3345
3346         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3347                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3348                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3349         }
3350
3351         if (*start_pfn == -1UL)
3352                 *start_pfn = 0;
3353 }
3354
3355 /*
3356  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3357  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3358  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3359  */
3360 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3361 {
3362         int zone_index;
3363         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3364                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3365                         continue;
3366
3367                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3368                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3369                         break;
3370         }
3371
3372         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3373         movable_zone = zone_index;
3374 }
3375
3376 /*
3377  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3378  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3379  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3380  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3381  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3382  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3383  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3384  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3385  */
3386 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3387                                         unsigned long zone_type,
3388                                         unsigned long node_start_pfn,
3389                                         unsigned long node_end_pfn,
3390                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3391                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3392 {
3393         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3394         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3395                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3396                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3397                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3398                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3399                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3400
3401                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3402                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3403                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3404                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3405
3406                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3407                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3408                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3409         }
3410 }
3411
3412 /*
3413  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3414  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3415  */
3416 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3417                                         unsigned long zone_type,
3418                                         unsigned long *ignored)
3419 {
3420         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3421         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3422
3423         /* Get the start and end of the node and zone */
3424         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3425         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3426         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3427         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3428                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3429                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3430
3431         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3432         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3433                 return 0;
3434
3435         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3436         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3437         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3438
3439         /* Return the spanned pages */
3440         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3441 }
3442
3443 /*
3444  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3445  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3446  */
3447 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3448                                 unsigned long range_start_pfn,
3449                                 unsigned long range_end_pfn)
3450 {
3451         int i = 0;
3452         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3453         unsigned long start_pfn;
3454
3455         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3456         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3457         if (i == -1)
3458                 return 0;
3459
3460         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3461
3462         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3463         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3464                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3465
3466         /* Find all holes for the zone within the node */
3467         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3468
3469                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3470                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3471                         break;
3472
3473                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3474                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3475                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3476
3477                 /* Update the hole size cound and move on */
3478                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3479                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3480                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3481                 }
3482                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3483         }
3484
3485         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3486         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3487                 hole_pages += range_end_pfn -
3488                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3489
3490         return hole_pages;
3491 }
3492
3493 /**
3494  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3495  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3496  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3497  *
3498  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3499  */
3500 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3501                                                         unsigned long end_pfn)
3502 {
3503         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3504 }
3505
3506 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3507 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3508                                         unsigned long zone_type,
3509                                         unsigned long *ignored)
3510 {
3511         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3512         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3513
3514         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3515         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3516                                                         node_start_pfn);
3517         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3518                                                         node_end_pfn);
3519
3520         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3521                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3522                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3523         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3524 }
3525
3526 #else
3527 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3528                                         unsigned long zone_type,
3529                                         unsigned long *zones_size)
3530 {
3531         return zones_size[zone_type];
3532 }
3533
3534 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3535                                                 unsigned long zone_type,
3536                                                 unsigned long *zholes_size)
3537 {
3538         if (!zholes_size)
3539                 return 0;
3540
3541         return zholes_size[zone_type];
3542 }
3543
3544 #endif
3545
3546 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3547                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3548 {
3549         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3550         enum zone_type i;
3551
3552         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3553                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3554                                                                 zones_size);
3555         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3556
3557         realtotalpages = totalpages;
3558         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3559                 realtotalpages -=
3560                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3561                                                                 zholes_size);
3562         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3563         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3564                                                         realtotalpages);
3565 }
3566
3567 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3568 /*
3569  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3570  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3571  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3572  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3573  * bytes.
3574  */
3575 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3576 {
3577         unsigned long usemapsize;
3578
3579         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3580         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3581         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3582         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3583
3584         return usemapsize / 8;
3585 }
3586
3587 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3588                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3589 {
3590         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3591         zone->pageblock_flags = NULL;
3592         if (usemapsize)
3593                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3594 }
3595 #else
3596 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3597                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3598 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3599
3600 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3601
3602 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3603 static inline int pageblock_default_order(void)
3604 {
3605         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3606                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3607
3608         return MAX_ORDER-1;
3609 }
3610
3611 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3612 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3613 {
3614         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3615         if (pageblock_order)
3616                 return;
3617
3618         /*
3619          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3620          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3621          */
3622         pageblock_order = order;
3623 }
3624 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3625
3626 /*
3627  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3628  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3629  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3630  * pageblock_order based on the kernel config
3631  */
3632 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3633 {
3634         return MAX_ORDER-1;
3635 }
3636 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3637
3638 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3639
3640 /*
3641  * Set up the zone data structures:
3642  *   - mark all pages reserved
3643  *   - mark all memory queues empty
3644  *   - clear the memory bitmaps
3645  */
3646 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3647                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3648 {
3649         enum zone_type j;
3650         int nid = pgdat->node_id;
3651         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3652         int ret;
3653
3654         pgdat_resize_init(pgdat);
3655         pgdat->nr_zones = 0;
3656         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3657         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3658         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3659         
3660         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3661                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3662                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3663                 enum lru_list l;
3664
3665                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3666                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3667                                                                 zholes_size);
3668
3669                 /*
3670                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3671                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3672                  * and per-cpu initialisations
3673                  */
3674                 memmap_pages =
3675                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3676                 if (realsize >= memmap_pages) {
3677                         realsize -= memmap_pages;
3678                         if (memmap_pages)
3679                                 printk(KERN_DEBUG
3680                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3681                                        zone_names[j], memmap_pages);
3682                 } else
3683                         printk(KERN_WARNING
3684                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3685                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3686
3687                 /* Account for reserved pages */
3688                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3689                         realsize -= dma_reserve;
3690                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3691                                         zone_names[0], dma_reserve);
3692                 }
3693
3694                 if (!is_highmem_idx(j))
3695                         nr_kernel_pages += realsize;
3696                 nr_all_pages += realsize;
3697
3698                 zone->spanned_pages = size;
3699                 zone->present_pages = realsize;
3700 #ifdef CONFIG_NUMA
3701                 zone->node = nid;
3702                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3703                                                 / 100;
3704                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3705 #endif
3706                 zone->name = zone_names[j];
3707                 spin_lock_init(&zone->lock);
3708                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3709                 zone_seqlock_init(zone);
3710                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3711
3712                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3713
3714                 zone_pcp_init(zone);
3715                 for_each_lru(l) {
3716                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3717                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3718                 }
3719                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3720                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3721                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3722                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3723                 zap_zone_vm_stats(zone);
3724                 zone->flags = 0;
3725                 if (!size)
3726                         continue;
3727
3728                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3729                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3730                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3731                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3732                 BUG_ON(ret);
3733                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3734                 zone_start_pfn += size;
3735         }
3736 }
3737
3738 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3739 {
3740         /* Skip empty nodes */
3741         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3742                 return;
3743
3744 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3745         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3746         if (!pgdat->node_mem_map) {
3747                 unsigned long size, start, end;
3748                 struct page *map;
3749
3750                 /*
3751                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3752                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3753                  * for the buddy allocator to function correctly.
3754                  */
3755                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3756                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3757                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3758                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3759                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3760                 if (!map)
3761                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3762                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3763         }
3764 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3765         /*
3766          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3767          */
3768         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3769                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3770 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3771                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3772                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3773 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3774         }
3775 #endif
3776 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3777 }
3778
3779 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3780                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3781 {
3782         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3783
3784         pgdat->node_id = nid;
3785         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3786         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3787
3788         alloc_node_mem_map(pgdat);
3789 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3790         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3791                 nid, (unsigned long)pgdat,
3792                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3793 #endif
3794
3795         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3796 }
3797
3798 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3799
3800 #if MAX_NUMNODES > 1
3801 /*
3802  * Figure out the number of possible node ids.
3803  */
3804 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3805 {
3806         unsigned int node;
3807         unsigned int highest = 0;
3808
3809         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3810                 highest = node;
3811         nr_node_ids = highest + 1;
3812 }
3813 #else
3814 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3815 {
3816 }
3817 #endif
3818
3819 /**
3820  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3821  * @nid: The node ID the range resides on
3822  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3823  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3824  *
3825  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3826  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3827  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3828  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3829  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3830  */
3831 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3832                                                 unsigned long end_pfn)
3833 {
3834         int i;
3835
3836         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3837                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3838                         "%d entries of %d used\n",
3839                         nid, start_pfn, end_pfn,
3840                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3841
3842         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3843
3844         /* Merge with existing active regions if possible */
3845         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3846                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3847                         continue;
3848
3849                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3850                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3851                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3852                         return;
3853
3854                 /* Merge forward if suitable */
3855                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3856                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3857                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3858                         return;
3859                 }
3860
3861                 /* Merge backward if suitable */
3862                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3863                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3864                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3865                         return;
3866                 }
3867         }
3868
3869         /* Check that early_node_map is large enough */
3870         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3871                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3872                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3873                 return;
3874         }
3875
3876         early_node_map[i].nid = nid;
3877         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3878         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3879         nr_nodemap_entries = i + 1;
3880 }
3881
3882 /**
3883  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3884  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3885  * @start_pfn: The new PFN of the range
3886  * @end_pfn: The new PFN of the range
3887  *
3888  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3889  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3890  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3891  * range.
3892  */
3893 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3894                                 unsigned long end_pfn)
3895 {
3896         int i, j;
3897         int removed = 0;
3898
3899         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3900                           nid, start_pfn, end_pfn);
3901
3902         /* Find the old active region end and shrink */
3903         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3904                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3905                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3906                         /* clear it */
3907                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3908                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3909                         removed = 1;
3910                         continue;
3911                 }
3912                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3913                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3914                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3915                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3916                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3917                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3918                         continue;
3919                 }
3920                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3921                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3922                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3923                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3924                         continue;
3925                 }
3926         }
3927
3928         if (!removed)
3929                 return;
3930
3931         /* remove the blank ones */
3932         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3933                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3934                         continue;
3935                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3936                         continue;
3937                 /* we found it, get rid of it */
3938                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3939                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3940                                 sizeof(early_node_map[j]));
3941                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3942                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3943                 nr_nodemap_entries--;
3944         }
3945 }
3946
3947 /**
3948  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3949  *
3950  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3951  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3952  * all currently registered regions.
3953  */
3954 void __init remove_all_active_ranges(void)
3955 {
3956         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3957         nr_nodemap_entries = 0;
3958 }
3959
3960 /* Compare two active node_active_regions */
3961 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3962 {
3963         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3964         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3965
3966         /* Done this way to avoid overflows */
3967         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3968                 return 1;
3969         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3970                 return -1;
3971
3972         return 0;
3973 }
3974
3975 /* sort the node_map by start_pfn */
3976 static void __init sort_node_map(void)
3977 {
3978         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3979                         sizeof(struct node_active_region),
3980                         cmp_node_active_region, NULL);
3981 }
3982
3983 /* Find the lowest pfn for a node */
3984 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3985 {
3986         int i;
3987         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3988
3989         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3990         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3991                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3992
3993         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3994                 printk(KERN_WARNING
3995                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3996                 return 0;
3997         }
3998
3999         return min_pfn;
4000 }
4001
4002 /**
4003  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4004  *
4005  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4006  * add_active_range().
4007  */
4008 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4009 {
4010         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4011 }
4012
4013 /*
4014  * early_calculate_totalpages()
4015  * Sum pages in active regions for movable zone.
4016  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4017  */
4018 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4019 {
4020         int i;
4021         unsigned long totalpages = 0;
4022
4023         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4024                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4025                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4026                 totalpages += pages;
4027                 if (pages)
4028                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4029         }
4030         return totalpages;
4031 }
4032
4033 /*
4034  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4035  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4036  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4037  * others
4038  */
4039 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4040 {
4041         int i, nid;
4042         unsigned long usable_startpfn;
4043         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4044         /* save the state before borrow the nodemask */
4045         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4046         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4047         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4048
4049         /*
4050          * If movablecore was specified, calculate what size of
4051          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4052          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4053          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4054          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4055          * what movablecore would have allowed.
4056          */
4057         if (required_movablecore) {
4058                 unsigned long corepages;
4059
4060                 /*
4061                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4062                  * was requested by the user
4063                  */
4064                 required_movablecore =
4065                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4066                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4067
4068                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4069         }
4070
4071         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4072         if (!required_kernelcore)
4073                 goto out;
4074
4075         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4076         find_usable_zone_for_movable();
4077         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4078
4079 restart:
4080         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4081         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4082         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4083                 /*
4084                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4085                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4086                  * amount of memory for the kernel
4087                  */
4088                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4089                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4090
4091                 /*
4092                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4093                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4094                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4095                  */
4096                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4097
4098                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4099                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4100                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4101                         unsigned long size_pages;
4102
4103                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4104                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4105                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4106                         if (start_pfn >= end_pfn)
4107                                 continue;
4108
4109                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4110                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4111                                 unsigned long kernel_pages;
4112                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4113                                                                 - start_pfn;
4114
4115                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4116                                                         kernelcore_remaining);
4117                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4118                                                         required_kernelcore);
4119
4120                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4121                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4122
4123                                         /*
4124                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4125                                          * that if we have to rebalance
4126                                          * kernelcore across nodes, we will
4127                                          * not double account here
4128                                          */
4129                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4130                                         continue;
4131                                 }
4132                                 start_pfn = usable_startpfn;
4133                         }
4134
4135                         /*
4136                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4137                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4138                          * number of pages used as kernelcore
4139                          */
4140                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4141                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4142                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4143                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4144
4145                         /*
4146                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4147                          * break if the kernelcore for this node has been
4148                          * satisified
4149                          */
4150                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4151                                                                 size_pages);
4152                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4153                         if (!kernelcore_remaining)
4154                                 break;
4155                 }
4156         }
4157
4158         /*
4159          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4160          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4161          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4162          * satisified
4163          */
4164         usable_nodes--;
4165         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4166                 goto restart;
4167
4168         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4169         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4170                 zone_movable_pfn[nid] =
4171                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4172
4173 out:
4174         /* restore the node_state */
4175         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4176 }
4177
4178 /* Any regular memory on that node ? */
4179 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4180 {
4181 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4182         enum zone_type zone_type;
4183
4184         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4185                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4186                 if (zone->present_pages)
4187                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4188         }
4189 #endif
4190 }
4191
4192 /**
4193  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4194  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4195  *
4196  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4197  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4198  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4199  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4200  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4201  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4202  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4203  * at arch_max_dma_pfn.
4204  */
4205 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4206 {
4207         unsigned long nid;
4208         int i;
4209
4210         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4211         sort_node_map();
4212
4213         /* Record where the zone boundaries are */
4214         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4215                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4216         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4217                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4218         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4219         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4220         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4221                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4222                         continue;
4223                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4224                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4225                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4226                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4227         }
4228         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4229         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4230
4231         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4232         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4233         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4234
4235         /* Print out the zone ranges */
4236         printk("Zone PFN ranges:\n");
4237         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4238                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4239                         continue;
4240                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4241                                 zone_names[i],
4242                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4243                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4244         }
4245
4246         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4247         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4248         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4249                 if (zone_movable_pfn[i])
4250                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4251         }
4252
4253         /* Print out the early_node_map[] */
4254         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4255         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4256                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4257                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4258                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4259
4260         /* Initialise every node */
4261         mminit_verify_pageflags_layout();
4262         setup_nr_node_ids();
4263         for_each_online_node(nid) {
4264                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4265                 free_area_init_node(nid, NULL,
4266                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4267
4268                 /* Any memory on that node */
4269                 if (pgdat->node_present_pages)
4270                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4271                 check_for_regular_memory(pgdat);
4272         }
4273 }
4274
4275 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4276 {
4277         unsigned long long coremem;
4278         if (!p)
4279                 return -EINVAL;
4280
4281         coremem = memparse(p, &p);
4282         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4283
4284         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4285         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4286
4287         return 0;
4288 }
4289
4290 /*
4291  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4292  * cannot be reclaimed or migrated.
4293  */
4294 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4295 {
4296         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4297 }
4298
4299 /*
4300  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4301  * can be reclaimed or migrated.
4302  */
4303 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4304 {
4305         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4306 }
4307
4308 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4309 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4310
4311 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4312
4313 /**
4314  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4315  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4316  *
4317  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4318  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4319  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4320  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4321  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4322  * smaller per-cpu batchsize.
4323  */
4324 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4325 {
4326         dma_reserve = new_dma_reserve;
4327 }
4328
4329 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4330 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4331 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4332 #endif
4333
4334 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4335 {
4336         free_area_init_node(0, zones_size,
4337                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4338 }
4339
4340 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4341                                  unsigned long action, void *hcpu)
4342 {
4343         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4344
4345         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4346                 drain_pages(cpu);
4347
4348                 /*
4349                  * Spill the event counters of the dead processor
4350                  * into the current processors event counters.
4351                  * This artificially elevates the count of the current
4352                  * processor.
4353                  */
4354                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4355
4356                 /*
4357                  * Zero the differential counters of the dead processor
4358                  * so that the vm statistics are consistent.
4359                  *
4360                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4361                  * race with what we are doing.
4362                  */
4363                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4364         }
4365         return NOTIFY_OK;
4366 }
4367
4368 void __init page_alloc_init(void)
4369 {
4370         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4371 }
4372
4373 /*
4374  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4375  *      or min_free_kbytes changes.
4376  */
4377 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4378 {
4379         struct pglist_data *pgdat;
4380         unsigned long reserve_pages = 0;
4381         enum zone_type i, j;
4382
4383         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4384                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4385                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4386                         unsigned long max = 0;
4387
4388                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4389                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4390                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4391                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4392                         }
4393
4394                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4395                         max += high_wmark_pages(zone);
4396
4397                         if (max > zone->present_pages)
4398                                 max = zone->present_pages;
4399                         reserve_pages += max;
4400                 }
4401         }
4402         totalreserve_pages = reserve_pages;
4403 }
4404
4405 /*
4406  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4407  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4408  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4409  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4410  */
4411 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4412 {
4413         struct pglist_data *pgdat;
4414         enum zone_type j, idx;
4415
4416         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4417                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4418                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4419                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4420
4421                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4422
4423                         idx = j;
4424                         while (idx) {
4425                                 struct zone *lower_zone;
4426
4427                                 idx--;
4428
4429                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4430                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4431
4432                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4433                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4434                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4435                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4436                         }
4437                 }
4438         }
4439
4440         /* update totalreserve_pages */
4441         calculate_totalreserve_pages();
4442 }
4443
4444 /**
4445  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4446  * or when memory is hot-{added|removed}
4447  *
4448  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4449  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4450  */
4451 void setup_per_zone_wmarks(void)
4452 {
4453         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4454         unsigned long lowmem_pages = 0;
4455         struct zone *zone;
4456         unsigned long flags;
4457
4458         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4459         for_each_zone(zone) {
4460                 if (!is_highmem(zone))
4461                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4462         }
4463
4464         for_each_zone(zone) {
4465                 u64 tmp;
4466
4467                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4468                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4469                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4470                 if (is_highmem(zone)) {
4471                         /*
4472                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4473                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4474                          * value here.
4475                          *
4476                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4477                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4478                          * not be capped for highmem.
4479                          */
4480                         int min_pages;
4481
4482                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4483                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4484                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4485                         if (min_pages > 128)
4486                                 min_pages = 128;
4487                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4488                 } else {
4489                         /*
4490                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4491                          * proportionate to the zone's size.
4492                          */
4493                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4494                 }
4495
4496                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4497                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4498                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4499                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4500         }
4501
4502         /* update totalreserve_pages */
4503         calculate_totalreserve_pages();
4504 }
4505
4506 /**
4507  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4508  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4509  * to be referenced again before it is swapped out.
4510  *
4511  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4512  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4513  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4514  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4515  *
4516  * total     target    max
4517  * memory    ratio     inactive anon
4518  * -------------------------------------
4519  *   10MB       1         5MB
4520  *  100MB       1        50MB
4521  *    1GB       3       250MB
4522  *   10GB      10       0.9GB
4523  *  100GB      31         3GB
4524  *    1TB     101        10GB
4525  *   10TB     320        32GB
4526  */
4527 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4528 {
4529         unsigned int gb, ratio;
4530
4531         /* Zone size in gigabytes */
4532         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4533         if (gb)
4534                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4535         else
4536                 ratio = 1;
4537
4538         zone->inactive_ratio = ratio;
4539 }
4540
4541 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4542 {
4543         struct zone *zone;
4544
4545         for_each_zone(zone)
4546                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4547 }
4548
4549 /*
4550  * Initialise min_free_kbytes.
4551  *
4552  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4553  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4554  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4555  *
4556  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4557  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4558  *
4559  * which yields
4560  *
4561  * 16MB:        512k
4562  * 32MB:        724k
4563  * 64MB:        1024k
4564  * 128MB:       1448k
4565  * 256MB:       2048k
4566  * 512MB:       2896k
4567  * 1024MB:      4096k
4568  * 2048MB:      5792k
4569  * 4096MB:      8192k
4570  * 8192MB:      11584k
4571  * 16384MB:     16384k
4572  */
4573 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4574 {
4575         unsigned long lowmem_kbytes;
4576
4577         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4578
4579         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4580         if (min_free_kbytes < 128)
4581                 min_free_kbytes = 128;
4582         if (min_free_kbytes > 65536)
4583                 min_free_kbytes = 65536;
4584         setup_per_zone_wmarks();
4585         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4586         setup_per_zone_inactive_ratio();
4587         return 0;
4588 }
4589 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4590
4591 /*
4592  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4593  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4594  *      changes.
4595  */
4596 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4597         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4598 {
4599         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4600         if (write)
4601                 setup_per_zone_wmarks();
4602         return 0;
4603 }
4604
4605 #ifdef CONFIG_NUMA
4606 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4607         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4608 {
4609         struct zone *zone;
4610         int rc;
4611
4612         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4613         if (rc)
4614                 return rc;
4615
4616         for_each_zone(zone)
4617                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4618                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4619         return 0;
4620 }
4621
4622 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4623         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4624 {
4625         struct zone *zone;
4626         int rc;
4627
4628         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4629         if (rc)
4630                 return rc;
4631
4632         for_each_zone(zone)
4633                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4634                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4635         return 0;
4636 }
4637 #endif
4638
4639 /*
4640  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4641  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4642  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4643  *
4644  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4645  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4646  * if in function of the boot time zone sizes.
4647  */
4648 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4649         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4650 {
4651         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4652         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4653         return 0;
4654 }
4655
4656 /*
4657  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4658  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4659  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4660  */
4661
4662 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4663         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4664 {
4665         struct zone *zone;
4666         unsigned int cpu;
4667         int ret;
4668
4669         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4670         if (!write || (ret == -EINVAL))
4671                 return ret;
4672         for_each_populated_zone(zone) {
4673                 for_each_online_cpu(cpu) {
4674                         unsigned long  high;
4675                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4676                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4677                 }
4678         }
4679         return 0;
4680 }
4681
4682 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4683
4684 #ifdef CONFIG_NUMA
4685 static int __init set_hashdist(char *str)
4686 {
4687         if (!str)
4688                 return 0;
4689         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4690         return 1;
4691 }
4692 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4693 #endif
4694
4695 /*
4696  * allocate a large system hash table from bootmem
4697  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4698  *   quantity of entries
4699  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4700  */
4701 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4702                                      unsigned long bucketsize,
4703                                      unsigned long numentries,
4704                                      int scale,
4705                                      int flags,
4706                                      unsigned int *_hash_shift,
4707                                      unsigned int *_hash_mask,
4708                                      unsigned long limit)
4709 {
4710         unsigned long long max = limit;
4711         unsigned long log2qty, size;
4712         void *table = NULL;
4713
4714         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4715         if (!numentries) {
4716                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4717                 numentries = nr_kernel_pages;
4718                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4719                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4720                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4721
4722                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4723                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4724                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4725                 else
4726                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4727
4728                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4729                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4730                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4731         }
4732         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4733
4734         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4735         if (max == 0) {
4736                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4737                 do_div(max, bucketsize);
4738         }
4739
4740         if (numentries > max)
4741                 numentries = max;
4742
4743         log2qty = ilog2(numentries);
4744
4745         do {
4746                 size = bucketsize << log2qty;
4747                 if (flags & HASH_EARLY)
4748                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4749                 else if (hashdist)
4750                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4751                 else {
4752                         /*
4753                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4754                          * some pages at the end of hash table which
4755                          * alloc_pages_exact() automatically does
4756                          */
4757                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4758                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4759                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4760                         }
4761                 }
4762         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4763
4764         if (!table)
4765                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4766
4767         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4768                tablename,
4769                (1U << log2qty),
4770                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4771                size);
4772
4773         if (_hash_shift)
4774                 *_hash_shift = log2qty;
4775         if (_hash_mask)
4776                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4777
4778         return table;
4779 }
4780
4781 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4782 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4783                                                         unsigned long pfn)
4784 {
4785 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4786         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4787 #else
4788         return zone->pageblock_flags;
4789 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4790 }
4791
4792 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4793 {
4794 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4795         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4796         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4797 #else
4798         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4799         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4800 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4801 }
4802
4803 /**
4804  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4805  * @page: The page within the block of interest
4806  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4807  * @end_bitidx: The last bit of interest
4808  * returns pageblock_bits flags
4809  */
4810 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4811                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4812 {
4813         struct zone *zone;
4814         unsigned long *bitmap;
4815         unsigned long pfn, bitidx;
4816         unsigned long flags = 0;
4817         unsigned long value = 1;
4818
4819         zone = page_zone(page);
4820         pfn = page_to_pfn(page);
4821         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4822         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4823
4824         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4825                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4826                         flags |= value;
4827
4828         return flags;
4829 }
4830
4831 /**
4832  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4833  * @page: The page within the block of interest
4834  * @start_bitidx: The first bit of interest
4835  * @end_bitidx: The last bit of interest
4836  * @flags: The flags to set
4837  */
4838 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4839                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4840 {
4841         struct zone *zone;
4842         unsigned long *bitmap;
4843         unsigned long pfn, bitidx;
4844         unsigned long value = 1;
4845
4846         zone = page_zone(page);
4847         pfn = page_to_pfn(page);
4848         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4849         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4850         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4851         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4852
4853         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4854                 if (flags & value)
4855                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4856                 else
4857                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4858 }
4859
4860 /*
4861  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4862  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4863  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4864  */
4865
4866 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4867 {
4868         struct zone *zone;
4869         unsigned long flags;
4870         int ret = -EBUSY;
4871
4872         zone = page_zone(page);
4873         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4874         /*
4875          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4876          */
4877         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4878                 goto out;
4879         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4880         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4881         ret = 0;
4882 out:
4883         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4884         if (!ret)
4885                 drain_all_pages();
4886         return ret;
4887 }
4888
4889 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4890 {
4891         struct zone *zone;
4892         unsigned long flags;
4893         zone = page_zone(page);
4894         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4895         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4896                 goto out;
4897         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4898         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4899 out:
4900         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4901 }
4902
4903 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4904 /*
4905  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4906  */
4907 void
4908 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4909 {
4910         struct page *page;
4911         struct zone *zone;
4912         int order, i;
4913         unsigned long pfn;
4914         unsigned long flags;
4915         /* find the first valid pfn */
4916         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4917                 if (pfn_valid(pfn))
4918                         break;
4919         if (pfn == end_pfn)
4920                 return;
4921         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4922         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4923         pfn = start_pfn;
4924         while (pfn < end_pfn) {
4925                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4926                         pfn++;
4927                         continue;
4928                 }
4929                 page = pfn_to_page(pfn);
4930                 BUG_ON(page_count(page));
4931                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4932                 order = page_order(page);
4933 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4934                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4935                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4936 #endif
4937                 list_del(&page->lru);
4938                 rmv_page_order(page);
4939                 zone->free_area[order].nr_free--;
4940                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4941                                       - (1UL << order));
4942                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4943                         SetPageReserved((page+i));
4944                 pfn += (1 << order);
4945         }
4946         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4947 }
4948 #endif