mm: oom analysis: Show kernel stack usage in /proc/meminfo and OOM log output
[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                                         page_group_by_mobility_disabled) {
822                                 unsigned long pages;
823                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
824                                                                 start_migratetype);
825
826                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
827                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
828                                                 page_group_by_mobility_disabled)
829                                         set_pageblock_migratetype(page,
830                                                                 start_migratetype);
831
832                                 migratetype = start_migratetype;
833                         }
834
835                         /* Remove the page from the freelists */
836                         list_del(&page->lru);
837                         rmv_page_order(page);
838
839                         if (current_order == pageblock_order)
840                                 set_pageblock_migratetype(page,
841                                                         start_migratetype);
842
843                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
844                         return page;
845                 }
846         }
847
848         return NULL;
849 }
850
851 /*
852  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
853  * Call me with the zone->lock already held.
854  */
855 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
856                                                 int migratetype)
857 {
858         struct page *page;
859
860 retry_reserve:
861         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
862
863         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
864                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
865
866                 /*
867                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
868                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
869                  * and we want just one call site
870                  */
871                 if (!page) {
872                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
873                         goto retry_reserve;
874                 }
875         }
876
877         return page;
878 }
879
880 /* 
881  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
882  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
883  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
884  */
885 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
886                         unsigned long count, struct list_head *list,
887                         int migratetype, int cold)
888 {
889         int i;
890         
891         spin_lock(&zone->lock);
892         for (i = 0; i < count; ++i) {
893                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
894                 if (unlikely(page == NULL))
895                         break;
896
897                 /*
898                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
899                  * in physical page order. The page is added to the callers and
900                  * list and the list head then moves forward. From the callers
901                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
902                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
903                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
904                  * properly.
905                  */
906                 if (likely(cold == 0))
907                         list_add(&page->lru, list);
908                 else
909                         list_add_tail(&page->lru, list);
910                 set_page_private(page, migratetype);
911                 list = &page->lru;
912         }
913         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
914         spin_unlock(&zone->lock);
915         return i;
916 }
917
918 #ifdef CONFIG_NUMA
919 /*
920  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
921  * currently executing processor on remote nodes after they have
922  * expired.
923  *
924  * Note that this function must be called with the thread pinned to
925  * a single processor.
926  */
927 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
928 {
929         unsigned long flags;
930         int to_drain;
931
932         local_irq_save(flags);
933         if (pcp->count >= pcp->batch)
934                 to_drain = pcp->batch;
935         else
936                 to_drain = pcp->count;
937         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
938         pcp->count -= to_drain;
939         local_irq_restore(flags);
940 }
941 #endif
942
943 /*
944  * Drain pages of the indicated processor.
945  *
946  * The processor must either be the current processor and the
947  * thread pinned to the current processor or a processor that
948  * is not online.
949  */
950 static void drain_pages(unsigned int cpu)
951 {
952         unsigned long flags;
953         struct zone *zone;
954
955         for_each_populated_zone(zone) {
956                 struct per_cpu_pageset *pset;
957                 struct per_cpu_pages *pcp;
958
959                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
960
961                 pcp = &pset->pcp;
962                 local_irq_save(flags);
963                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
964                 pcp->count = 0;
965                 local_irq_restore(flags);
966         }
967 }
968
969 /*
970  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
971  */
972 void drain_local_pages(void *arg)
973 {
974         drain_pages(smp_processor_id());
975 }
976
977 /*
978  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
979  */
980 void drain_all_pages(void)
981 {
982         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
983 }
984
985 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
986
987 void mark_free_pages(struct zone *zone)
988 {
989         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
990         unsigned long flags;
991         int order, t;
992         struct list_head *curr;
993
994         if (!zone->spanned_pages)
995                 return;
996
997         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
998
999         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1000         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1001                 if (pfn_valid(pfn)) {
1002                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1003
1004                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1005                                 swsusp_unset_page_free(page);
1006                 }
1007
1008         for_each_migratetype_order(order, t) {
1009                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1010                         unsigned long i;
1011
1012                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1013                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1014                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1015                 }
1016         }
1017         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1018 }
1019 #endif /* CONFIG_PM */
1020
1021 /*
1022  * Free a 0-order page
1023  */
1024 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1025 {
1026         struct zone *zone = page_zone(page);
1027         struct per_cpu_pages *pcp;
1028         unsigned long flags;
1029         int wasMlocked = TestClearPageMlocked(page);
1030
1031         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1032
1033         if (PageAnon(page))
1034                 page->mapping = NULL;
1035         if (free_pages_check(page))
1036                 return;
1037
1038         if (!PageHighMem(page)) {
1039                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1040                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1041         }
1042         arch_free_page(page, 0);
1043         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1044
1045         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1046         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1047         local_irq_save(flags);
1048         if (unlikely(wasMlocked))
1049                 free_page_mlock(page);
1050         __count_vm_event(PGFREE);
1051
1052         if (cold)
1053                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1054         else
1055                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1056         pcp->count++;
1057         if (pcp->count >= pcp->high) {
1058                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1059                 pcp->count -= pcp->batch;
1060         }
1061         local_irq_restore(flags);
1062         put_cpu();
1063 }
1064
1065 void free_hot_page(struct page *page)
1066 {
1067         free_hot_cold_page(page, 0);
1068 }
1069         
1070 void free_cold_page(struct page *page)
1071 {
1072         free_hot_cold_page(page, 1);
1073 }
1074
1075 /*
1076  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1077  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1078  * Each sub-page must be freed individually.
1079  *
1080  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1081  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1082  */
1083 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1084 {
1085         int i;
1086
1087         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1088         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1089
1090 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1091         /*
1092          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1093          * otherwise free the whole shadow.
1094          */
1095         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1096                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1097 #endif
1098
1099         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1100                 set_page_refcounted(page + i);
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1105  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1106  * or two.
1107  */
1108 static inline
1109 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1110                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1111                         int migratetype)
1112 {
1113         unsigned long flags;
1114         struct page *page;
1115         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1116         int cpu;
1117
1118 again:
1119         cpu  = get_cpu();
1120         if (likely(order == 0)) {
1121                 struct per_cpu_pages *pcp;
1122
1123                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1124                 local_irq_save(flags);
1125                 if (!pcp->count) {
1126                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1127                                         pcp->batch, &pcp->list,
1128                                         migratetype, cold);
1129                         if (unlikely(!pcp->count))
1130                                 goto failed;
1131                 }
1132
1133                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1134                 if (cold) {
1135                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1136                                 if (page_private(page) == migratetype)
1137                                         break;
1138                 } else {
1139                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1140                                 if (page_private(page) == migratetype)
1141                                         break;
1142                 }
1143
1144                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1145                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1146                         int get_one_page = 0;
1147
1148                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1149                                         pcp->batch, &pcp->list,
1150                                         migratetype, cold);
1151                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru) {
1152                                 if (get_pageblock_migratetype(page) !=
1153                                             MIGRATE_ISOLATE) {
1154                                         get_one_page = 1;
1155                                         break;
1156                                 }
1157                         }
1158                         if (!get_one_page)
1159                                 goto failed;
1160                 }
1161
1162                 list_del(&page->lru);
1163                 pcp->count--;
1164         } else {
1165                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1166                         /*
1167                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1168                          *
1169                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1170                          * properly detect and handle allocation failures.
1171                          *
1172                          * We most definitely don't want callers attempting to
1173                          * allocate greater than order-1 page units with
1174                          * __GFP_NOFAIL.
1175                          */
1176                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1177                 }
1178                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1179                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1180                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1181                 spin_unlock(&zone->lock);
1182                 if (!page)
1183                         goto failed;
1184         }
1185
1186         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1187         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1188         local_irq_restore(flags);
1189         put_cpu();
1190
1191         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1192         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1193                 goto again;
1194         return page;
1195
1196 failed:
1197         local_irq_restore(flags);
1198         put_cpu();
1199         return NULL;
1200 }
1201
1202 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1203 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1204 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1205 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1206 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1207
1208 /* Mask to get the watermark bits */
1209 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1210
1211 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1212 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1213 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1214
1215 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1216
1217 static struct fail_page_alloc_attr {
1218         struct fault_attr attr;
1219
1220         u32 ignore_gfp_highmem;
1221         u32 ignore_gfp_wait;
1222         u32 min_order;
1223
1224 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1225
1226         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1227         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1228         struct dentry *min_order_file;
1229
1230 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1231
1232 } fail_page_alloc = {
1233         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1234         .ignore_gfp_wait = 1,
1235         .ignore_gfp_highmem = 1,
1236         .min_order = 1,
1237 };
1238
1239 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1240 {
1241         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1242 }
1243 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1244
1245 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1246 {
1247         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1248                 return 0;
1249         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1250                 return 0;
1251         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1252                 return 0;
1253         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1254                 return 0;
1255
1256         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1257 }
1258
1259 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1260
1261 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1262 {
1263         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1264         struct dentry *dir;
1265         int err;
1266
1267         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1268                                        "fail_page_alloc");
1269         if (err)
1270                 return err;
1271         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1272
1273         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1274                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1275                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1276
1277         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1278                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1279                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1280         fail_page_alloc.min_order_file =
1281                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1282                                    &fail_page_alloc.min_order);
1283
1284         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1285             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1286             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1287                 err = -ENOMEM;
1288                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1289                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1290                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1291                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1292         }
1293
1294         return err;
1295 }
1296
1297 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1298
1299 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1300
1301 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1302
1303 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1304 {
1305         return 0;
1306 }
1307
1308 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1309
1310 /*
1311  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1312  * of the allocation.
1313  */
1314 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1315                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1316 {
1317         /* free_pages my go negative - that's OK */
1318         long min = mark;
1319         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1320         int o;
1321
1322         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1323                 min -= min / 2;
1324         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1325                 min -= min / 4;
1326
1327         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1328                 return 0;
1329         for (o = 0; o < order; o++) {
1330                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1331                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1332
1333                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1334                 min >>= 1;
1335
1336                 if (free_pages <= min)
1337                         return 0;
1338         }
1339         return 1;
1340 }
1341
1342 #ifdef CONFIG_NUMA
1343 /*
1344  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1345  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1346  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1347  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1348  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1349  *
1350  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1351  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1352  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1353  *
1354  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1355  * nothing and returns NULL.
1356  *
1357  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1358  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1359  *
1360  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1361  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1362  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1363  * quickly as we can.
1364  */
1365 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1366 {
1367         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1368         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1369
1370         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1371         if (!zlc)
1372                 return NULL;
1373
1374         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1375                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1376                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1377         }
1378
1379         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1380                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1381                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1382         return allowednodes;
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1387  * if it is worth looking at further for free memory:
1388  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1389  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1390  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1391  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1392  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1393  * else return false (zero) if it is not.
1394  *
1395  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1396  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1397  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1398  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1399  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1400  * into the second scan of the zonelist.
1401  *
1402  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1403  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1404  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1405  * unturned looking for a free page.
1406  */
1407 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1408                                                 nodemask_t *allowednodes)
1409 {
1410         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1411         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1412         int n;                          /* node that zone *z is on */
1413
1414         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1415         if (!zlc)
1416                 return 1;
1417
1418         i = z - zonelist->_zonerefs;
1419         n = zlc->z_to_n[i];
1420
1421         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1422         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1427  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1428  * from that zone don't waste time re-examining it.
1429  */
1430 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1431 {
1432         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1433         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1434
1435         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1436         if (!zlc)
1437                 return;
1438
1439         i = z - zonelist->_zonerefs;
1440
1441         set_bit(i, zlc->fullzones);
1442 }
1443
1444 #else   /* CONFIG_NUMA */
1445
1446 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1447 {
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1452                                 nodemask_t *allowednodes)
1453 {
1454         return 1;
1455 }
1456
1457 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1458 {
1459 }
1460 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1461
1462 /*
1463  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1464  * a page.
1465  */
1466 static struct page *
1467 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1468                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1469                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1470 {
1471         struct zoneref *z;
1472         struct page *page = NULL;
1473         int classzone_idx;
1474         struct zone *zone;
1475         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1476         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1477         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1478
1479         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1480 zonelist_scan:
1481         /*
1482          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1483          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1484          */
1485         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1486                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1487                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1488                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1489                                 continue;
1490                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1491                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1492                                 goto try_next_zone;
1493
1494                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1495                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1496                         unsigned long mark;
1497                         int ret;
1498
1499                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1500                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1501                                     classzone_idx, alloc_flags))
1502                                 goto try_this_zone;
1503
1504                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1505                                 goto this_zone_full;
1506
1507                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1508                         switch (ret) {
1509                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1510                                 /* did not scan */
1511                                 goto try_next_zone;
1512                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1513                                 /* scanned but unreclaimable */
1514                                 goto this_zone_full;
1515                         default:
1516                                 /* did we reclaim enough */
1517                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1518                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1519                                         goto this_zone_full;
1520                         }
1521                 }
1522
1523 try_this_zone:
1524                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1525                                                 gfp_mask, migratetype);
1526                 if (page)
1527                         break;
1528 this_zone_full:
1529                 if (NUMA_BUILD)
1530                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1531 try_next_zone:
1532                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1533                         /*
1534                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1535                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1536                          */
1537                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1538                         zlc_active = 1;
1539                         did_zlc_setup = 1;
1540                 }
1541         }
1542
1543         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1544                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1545                 zlc_active = 0;
1546                 goto zonelist_scan;
1547         }
1548         return page;
1549 }
1550
1551 static inline int
1552 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1553                                 unsigned long pages_reclaimed)
1554 {
1555         /* Do not loop if specifically requested */
1556         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1557                 return 0;
1558
1559         /*
1560          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1561          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1562          * implementations.
1563          */
1564         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1565                 return 1;
1566
1567         /*
1568          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1569          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1570          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1571          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1572          * allocation still fails, we stop retrying.
1573          */
1574         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1575                 return 1;
1576
1577         /*
1578          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1579          * explicitly requests that.
1580          */
1581         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1582                 return 1;
1583
1584         return 0;
1585 }
1586
1587 static inline struct page *
1588 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1589         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1590         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1591         int migratetype)
1592 {
1593         struct page *page;
1594
1595         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1596         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1597                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1598                 return NULL;
1599         }
1600
1601         /*
1602          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1603          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1604          * we're still under heavy pressure.
1605          */
1606         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1607                 order, zonelist, high_zoneidx,
1608                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1609                 preferred_zone, migratetype);
1610         if (page)
1611                 goto out;
1612
1613         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1614         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1615                 goto out;
1616
1617         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1618         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1619
1620 out:
1621         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1622         return page;
1623 }
1624
1625 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1626 static inline struct page *
1627 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1628         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1629         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1630         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1631 {
1632         struct page *page = NULL;
1633         struct reclaim_state reclaim_state;
1634         struct task_struct *p = current;
1635
1636         cond_resched();
1637
1638         /* We now go into synchronous reclaim */
1639         cpuset_memory_pressure_bump();
1640         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1641         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1642         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1643         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1644
1645         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1646
1647         p->reclaim_state = NULL;
1648         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1649         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1650
1651         cond_resched();
1652
1653         if (order != 0)
1654                 drain_all_pages();
1655
1656         if (likely(*did_some_progress))
1657                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1658                                         zonelist, high_zoneidx,
1659                                         alloc_flags, preferred_zone,
1660                                         migratetype);
1661         return page;
1662 }
1663
1664 /*
1665  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1666  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1667  */
1668 static inline struct page *
1669 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1670         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1671         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1672         int migratetype)
1673 {
1674         struct page *page;
1675
1676         do {
1677                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1678                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1679                         preferred_zone, migratetype);
1680
1681                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1682                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1683         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1684
1685         return page;
1686 }
1687
1688 static inline
1689 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1690                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1691 {
1692         struct zoneref *z;
1693         struct zone *zone;
1694
1695         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1696                 wakeup_kswapd(zone, order);
1697 }
1698
1699 static inline int
1700 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1701 {
1702         struct task_struct *p = current;
1703         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1704         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1705
1706         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1707         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1708
1709         /*
1710          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1711          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1712          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1713          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1714          */
1715         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1716
1717         if (!wait) {
1718                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1719                 /*
1720                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1721                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1722                  */
1723                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1724         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1725                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1726
1727         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1728                 if (!in_interrupt() &&
1729                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1730                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1731                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1732         }
1733
1734         return alloc_flags;
1735 }
1736
1737 static inline struct page *
1738 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1739         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1740         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1741         int migratetype)
1742 {
1743         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1744         struct page *page = NULL;
1745         int alloc_flags;
1746         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1747         unsigned long did_some_progress;
1748         struct task_struct *p = current;
1749
1750         /*
1751          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1752          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1753          * be using allocators in order of preference for an area that is
1754          * too large.
1755          */
1756         if (order >= MAX_ORDER) {
1757                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1758                 return NULL;
1759         }
1760
1761         /*
1762          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1763          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1764          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1765          * using a larger set of nodes after it has established that the
1766          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1767          * over allocated.
1768          */
1769         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1770                 goto nopage;
1771
1772         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1773
1774         /*
1775          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1776          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1777          * to how we want to proceed.
1778          */
1779         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1780
1781 restart:
1782         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1783         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1784                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1785                         preferred_zone, migratetype);
1786         if (page)
1787                 goto got_pg;
1788
1789 rebalance:
1790         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1791         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1792                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1793                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1794                                 preferred_zone, migratetype);
1795                 if (page)
1796                         goto got_pg;
1797         }
1798
1799         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1800         if (!wait)
1801                 goto nopage;
1802
1803         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1804         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1805                 goto nopage;
1806
1807         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1808         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1809                 goto nopage;
1810
1811         /* Try direct reclaim and then allocating */
1812         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1813                                         zonelist, high_zoneidx,
1814                                         nodemask,
1815                                         alloc_flags, preferred_zone,
1816                                         migratetype, &did_some_progress);
1817         if (page)
1818                 goto got_pg;
1819
1820         /*
1821          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1822          * running out of options and have to consider going OOM
1823          */
1824         if (!did_some_progress) {
1825                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1826                         if (oom_killer_disabled)
1827                                 goto nopage;
1828                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1829                                         zonelist, high_zoneidx,
1830                                         nodemask, preferred_zone,
1831                                         migratetype);
1832                         if (page)
1833                                 goto got_pg;
1834
1835                         /*
1836                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1837                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1838                          * made, there are no other options and retrying is
1839                          * unlikely to help.
1840                          */
1841                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1842                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1843                                 goto nopage;
1844
1845                         goto restart;
1846                 }
1847         }
1848
1849         /* Check if we should retry the allocation */
1850         pages_reclaimed += did_some_progress;
1851         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1852                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1853                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1854                 goto rebalance;
1855         }
1856
1857 nopage:
1858         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1859                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1860                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1861                         p->comm, order, gfp_mask);
1862                 dump_stack();
1863                 show_mem();
1864         }
1865         return page;
1866 got_pg:
1867         if (kmemcheck_enabled)
1868                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1869         return page;
1870
1871 }
1872
1873 /*
1874  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1875  */
1876 struct page *
1877 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1878                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1879 {
1880         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1881         struct zone *preferred_zone;
1882         struct page *page;
1883         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1884
1885         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1886
1887         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1888
1889         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1890
1891         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1892                 return NULL;
1893
1894         /*
1895          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1896          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1897          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1898          */
1899         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1900                 return NULL;
1901
1902         /* The preferred zone is used for statistics later */
1903         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1904         if (!preferred_zone)
1905                 return NULL;
1906
1907         /* First allocation attempt */
1908         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1909                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1910                         preferred_zone, migratetype);
1911         if (unlikely(!page))
1912                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1913                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1914                                 preferred_zone, migratetype);
1915
1916         return page;
1917 }
1918 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1919
1920 /*
1921  * Common helper functions.
1922  */
1923 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1924 {
1925         struct page * page;
1926         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1927         if (!page)
1928                 return 0;
1929         return (unsigned long) page_address(page);
1930 }
1931
1932 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1933
1934 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1935 {
1936         struct page * page;
1937
1938         /*
1939          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1940          * a highmem page
1941          */
1942         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1943
1944         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1945         if (page)
1946                 return (unsigned long) page_address(page);
1947         return 0;
1948 }
1949
1950 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1951
1952 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1953 {
1954         int i = pagevec_count(pvec);
1955
1956         while (--i >= 0)
1957                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1958 }
1959
1960 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1961 {
1962         if (put_page_testzero(page)) {
1963                 if (order == 0)
1964                         free_hot_page(page);
1965                 else
1966                         __free_pages_ok(page, order);
1967         }
1968 }
1969
1970 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1971
1972 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1973 {
1974         if (addr != 0) {
1975                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1976                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1977         }
1978 }
1979
1980 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1981
1982 /**
1983  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1984  * @size: the number of bytes to allocate
1985  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1986  *
1987  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1988  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1989  * allocate memory in power-of-two pages.
1990  *
1991  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1992  *
1993  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1994  */
1995 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1996 {
1997         unsigned int order = get_order(size);
1998         unsigned long addr;
1999
2000         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2001         if (addr) {
2002                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2003                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2004
2005                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2006                 while (used < alloc_end) {
2007                         free_page(used);
2008                         used += PAGE_SIZE;
2009                 }
2010         }
2011
2012         return (void *)addr;
2013 }
2014 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2015
2016 /**
2017  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2018  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2019  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2020  *
2021  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2022  */
2023 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2024 {
2025         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2026         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2027
2028         while (addr < end) {
2029                 free_page(addr);
2030                 addr += PAGE_SIZE;
2031         }
2032 }
2033 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2034
2035 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2036 {
2037         struct zoneref *z;
2038         struct zone *zone;
2039
2040         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2041         unsigned int sum = 0;
2042
2043         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2044
2045         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2046                 unsigned long size = zone->present_pages;
2047                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2048                 if (size > high)
2049                         sum += size - high;
2050         }
2051
2052         return sum;
2053 }
2054
2055 /*
2056  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2057  */
2058 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2059 {
2060         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2061 }
2062 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2063
2064 /*
2065  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2066  */
2067 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2068 {
2069         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2070 }
2071
2072 static inline void show_node(struct zone *zone)
2073 {
2074         if (NUMA_BUILD)
2075                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2076 }
2077
2078 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2079 {
2080         val->totalram = totalram_pages;
2081         val->sharedram = 0;
2082         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2083         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2084         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2085         val->freehigh = nr_free_highpages();
2086         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2087 }
2088
2089 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2090
2091 #ifdef CONFIG_NUMA
2092 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2093 {
2094         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2095
2096         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2097         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2098 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2099         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2100         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2101                         NR_FREE_PAGES);
2102 #else
2103         val->totalhigh = 0;
2104         val->freehigh = 0;
2105 #endif
2106         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2107 }
2108 #endif
2109
2110 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2111
2112 /*
2113  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2114  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2115  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2116  */
2117 void show_free_areas(void)
2118 {
2119         int cpu;
2120         struct zone *zone;
2121
2122         for_each_populated_zone(zone) {
2123                 show_node(zone);
2124                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2125
2126                 for_each_online_cpu(cpu) {
2127                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2128
2129                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2130
2131                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2132                                cpu, pageset->pcp.high,
2133                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2134                 }
2135         }
2136
2137         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2138                 " inactive_file:%lu"
2139                 " unevictable:%lu"
2140                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu buffer:%lu\n"
2141                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2142                 " mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2143                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2144                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2145                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2146                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2147                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2148                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2149                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2150                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2151                 nr_blockdev_pages(),
2152                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2153                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2154                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2155                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2156                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2157                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2158
2159         for_each_populated_zone(zone) {
2160                 int i;
2161
2162                 show_node(zone);
2163                 printk("%s"
2164                         " free:%lukB"
2165                         " min:%lukB"
2166                         " low:%lukB"
2167                         " high:%lukB"
2168                         " active_anon:%lukB"
2169                         " inactive_anon:%lukB"
2170                         " active_file:%lukB"
2171                         " inactive_file:%lukB"
2172                         " unevictable:%lukB"
2173                         " present:%lukB"
2174                         " mlocked:%lukB"
2175                         " dirty:%lukB"
2176                         " writeback:%lukB"
2177                         " mapped:%lukB"
2178                         " slab_reclaimable:%lukB"
2179                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2180                         " kernel_stack:%lukB"
2181                         " pagetables:%lukB"
2182                         " unstable:%lukB"
2183                         " bounce:%lukB"
2184                         " writeback_tmp:%lukB"
2185                         " pages_scanned:%lu"
2186                         " all_unreclaimable? %s"
2187                         "\n",
2188                         zone->name,
2189                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2190                         K(min_wmark_pages(zone)),
2191                         K(low_wmark_pages(zone)),
2192                         K(high_wmark_pages(zone)),
2193                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2194                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2195                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2196                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2197                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2198                         K(zone->present_pages),
2199                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2200                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2201                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2202                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2203                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2204                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2205                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2206                                 THREAD_SIZE / 1024,
2207                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2208                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2209                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2210                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2211                         zone->pages_scanned,
2212                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2213                         );
2214                 printk("lowmem_reserve[]:");
2215                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2216                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2217                 printk("\n");
2218         }
2219
2220         for_each_populated_zone(zone) {
2221                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2222
2223                 show_node(zone);
2224                 printk("%s: ", zone->name);
2225
2226                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2227                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2228                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2229                         total += nr[order] << order;
2230                 }
2231                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2232                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2233                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2234                 printk("= %lukB\n", K(total));
2235         }
2236
2237         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2238
2239         show_swap_cache_info();
2240 }
2241
2242 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2243 {
2244         zoneref->zone = zone;
2245         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2246 }
2247
2248 /*
2249  * Builds allocation fallback zone lists.
2250  *
2251  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2252  */
2253 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2254                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2255 {
2256         struct zone *zone;
2257
2258         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2259         zone_type++;
2260
2261         do {
2262                 zone_type--;
2263                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2264                 if (populated_zone(zone)) {
2265                         zoneref_set_zone(zone,
2266                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2267                         check_highest_zone(zone_type);
2268                 }
2269
2270         } while (zone_type);
2271         return nr_zones;
2272 }
2273
2274
2275 /*
2276  *  zonelist_order:
2277  *  0 = automatic detection of better ordering.
2278  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2279  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2280  *
2281  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2282  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2283  */
2284 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2285 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2286 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2287
2288 /* zonelist order in the kernel.
2289  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2290  */
2291 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2292 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2293
2294
2295 #ifdef CONFIG_NUMA
2296 /* The value user specified ....changed by config */
2297 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2298 /* string for sysctl */
2299 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2300 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2301
2302 /*
2303  * interface for configure zonelist ordering.
2304  * command line option "numa_zonelist_order"
2305  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2306  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2307  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2308  */
2309
2310 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2311 {
2312         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2313                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2314         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2315                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2316         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2317                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2318         } else {
2319                 printk(KERN_WARNING
2320                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2321                         "%s\n", s);
2322                 return -EINVAL;
2323         }
2324         return 0;
2325 }
2326
2327 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2328 {
2329         if (s)
2330                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2331         return 0;
2332 }
2333 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2334
2335 /*
2336  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2337  */
2338 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2339                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2340                 loff_t *ppos)
2341 {
2342         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2343         int ret;
2344
2345         if (write)
2346                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2347                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2348         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2349         if (ret)
2350                 return ret;
2351         if (write) {
2352                 int oldval = user_zonelist_order;
2353                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2354                         /*
2355                          * bogus value.  restore saved string
2356                          */
2357                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2358                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2359                         user_zonelist_order = oldval;
2360                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2361                         build_all_zonelists();
2362         }
2363         return 0;
2364 }
2365
2366
2367 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2368 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2369
2370 /**
2371  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2372  * @node: node whose fallback list we're appending
2373  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2374  *
2375  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2376  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2377  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2378  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2379  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2380  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2381  * on them otherwise.
2382  * It returns -1 if no node is found.
2383  */
2384 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2385 {
2386         int n, val;
2387         int min_val = INT_MAX;
2388         int best_node = -1;
2389         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2390
2391         /* Use the local node if we haven't already */
2392         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2393                 node_set(node, *used_node_mask);
2394                 return node;
2395         }
2396
2397         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2398
2399                 /* Don't want a node to appear more than once */
2400                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2401                         continue;
2402
2403                 /* Use the distance array to find the distance */
2404                 val = node_distance(node, n);
2405
2406                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2407                 val += (n < node);
2408
2409                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2410                 tmp = cpumask_of_node(n);
2411                 if (!cpumask_empty(tmp))
2412                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2413
2414                 /* Slight preference for less loaded node */
2415                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2416                 val += node_load[n];
2417
2418                 if (val < min_val) {
2419                         min_val = val;
2420                         best_node = n;
2421                 }
2422         }
2423
2424         if (best_node >= 0)
2425                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2426
2427         return best_node;
2428 }
2429
2430
2431 /*
2432  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2433  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2434  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2435  */
2436 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2437 {
2438         int j;
2439         struct zonelist *zonelist;
2440
2441         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2442         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2443                 ;
2444         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2445                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2446         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2447         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2448 }
2449
2450 /*
2451  * Build gfp_thisnode zonelists
2452  */
2453 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2454 {
2455         int j;
2456         struct zonelist *zonelist;
2457
2458         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2459         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2460         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2461         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2462 }
2463
2464 /*
2465  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2466  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2467  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2468  * may still exist in local DMA zone.
2469  */
2470 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2471
2472 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2473 {
2474         int pos, j, node;
2475         int zone_type;          /* needs to be signed */
2476         struct zone *z;
2477         struct zonelist *zonelist;
2478
2479         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2480         pos = 0;
2481         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2482                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2483                         node = node_order[j];
2484                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2485                         if (populated_zone(z)) {
2486                                 zoneref_set_zone(z,
2487                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2488                                 check_highest_zone(zone_type);
2489                         }
2490                 }
2491         }
2492         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2493         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2494 }
2495
2496 static int default_zonelist_order(void)
2497 {
2498         int nid, zone_type;
2499         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2500         struct zone *z;
2501         int average_size;
2502         /*
2503          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2504          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2505          * into OOM very easily.
2506          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2507          */
2508         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2509         low_kmem_size = 0;
2510         total_size = 0;
2511         for_each_online_node(nid) {
2512                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2513                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2514                         if (populated_zone(z)) {
2515                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2516                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2517                                 total_size += z->present_pages;
2518                         }
2519                 }
2520         }
2521         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2522             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2523                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2524         /*
2525          * look into each node's config.
2526          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2527          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2528          */
2529         average_size = total_size /
2530                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2531         for_each_online_node(nid) {
2532                 low_kmem_size = 0;
2533                 total_size = 0;
2534                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2535                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2536                         if (populated_zone(z)) {
2537                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2538                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2539                                 total_size += z->present_pages;
2540                         }
2541                 }
2542                 if (low_kmem_size &&
2543                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2544                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2545                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2546         }
2547         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2548 }
2549
2550 static void set_zonelist_order(void)
2551 {
2552         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2553                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2554         else
2555                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2556 }
2557
2558 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2559 {
2560         int j, node, load;
2561         enum zone_type i;
2562         nodemask_t used_mask;
2563         int local_node, prev_node;
2564         struct zonelist *zonelist;
2565         int order = current_zonelist_order;
2566
2567         /* initialize zonelists */
2568         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2569                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2570                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2571                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2572         }
2573
2574         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2575         local_node = pgdat->node_id;
2576         load = nr_online_nodes;
2577         prev_node = local_node;
2578         nodes_clear(used_mask);
2579
2580         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2581         j = 0;
2582
2583         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2584                 int distance = node_distance(local_node, node);
2585
2586                 /*
2587                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2588                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2589                  */
2590                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2591                         zone_reclaim_mode = 1;
2592
2593                 /*
2594                  * We don't want to pressure a particular node.
2595                  * So adding penalty to the first node in same
2596                  * distance group to make it round-robin.
2597                  */
2598                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2599                         node_load[node] = load;
2600
2601                 prev_node = node;
2602                 load--;
2603                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2604                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2605                 else
2606                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2607         }
2608
2609         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2610                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2611                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2612         }
2613
2614         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2615 }
2616
2617 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2618 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2619 {
2620         struct zonelist *zonelist;
2621         struct zonelist_cache *zlc;
2622         struct zoneref *z;
2623
2624         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2625         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2626         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2627         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2628                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2629 }
2630
2631
2632 #else   /* CONFIG_NUMA */
2633
2634 static void set_zonelist_order(void)
2635 {
2636         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2637 }
2638
2639 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2640 {
2641         int node, local_node;
2642         enum zone_type j;
2643         struct zonelist *zonelist;
2644
2645         local_node = pgdat->node_id;
2646
2647         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2648         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2649
2650         /*
2651          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2652          * of all the other nodes.
2653          * We don't want to pressure a particular node, so when
2654          * building the zones for node N, we make sure that the
2655          * zones coming right after the local ones are those from
2656          * node N+1 (modulo N)
2657          */
2658         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2659                 if (!node_online(node))
2660                         continue;
2661                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2662                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2663         }
2664         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2665                 if (!node_online(node))
2666                         continue;
2667                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2668                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2669         }
2670
2671         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2672         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2673 }
2674
2675 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2676 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2677 {
2678         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2679 }
2680
2681 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2682
2683 /* return values int ....just for stop_machine() */
2684 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2685 {
2686         int nid;
2687
2688 #ifdef CONFIG_NUMA
2689         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2690 #endif
2691         for_each_online_node(nid) {
2692                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2693
2694                 build_zonelists(pgdat);
2695                 build_zonelist_cache(pgdat);
2696         }
2697         return 0;
2698 }
2699
2700 void build_all_zonelists(void)
2701 {
2702         set_zonelist_order();
2703
2704         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2705                 __build_all_zonelists(NULL);
2706                 mminit_verify_zonelist();
2707                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2708         } else {
2709                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2710                    of zonelist */
2711                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2712                 /* cpuset refresh routine should be here */
2713         }
2714         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2715         /*
2716          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2717          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2718          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2719          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2720          * disabled and enable it later
2721          */
2722         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2723                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2724         else
2725                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2726
2727         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2728                 "Total pages: %ld\n",
2729                         nr_online_nodes,
2730                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2731                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2732                         vm_total_pages);
2733 #ifdef CONFIG_NUMA
2734         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2735 #endif
2736 }
2737
2738 /*
2739  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2740  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2741  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2742  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2743  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2744  * conservative, even though it seems large.
2745  *
2746  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2747  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2748  */
2749 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2750
2751 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2752 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2753 {
2754         unsigned long size = 1;
2755
2756         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2757
2758         while (size < pages)
2759                 size <<= 1;
2760
2761         /*
2762          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2763          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2764          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2765          */
2766         size = min(size, 4096UL);
2767
2768         return max(size, 4UL);
2769 }
2770 #else
2771 /*
2772  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2773  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2774  *
2775  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2776  *
2777  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2778  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2779  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2780  *
2781  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2782  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2783  *
2784  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2785  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2786  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2787  */
2788 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2789 {
2790         return 4096UL;
2791 }
2792 #endif
2793
2794 /*
2795  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2796  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2797  * hash function before the remainder is taken.
2798  */
2799 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2800 {
2801         return ffz(~size);
2802 }
2803
2804 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2805
2806 /*
2807  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2808  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2809  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2810  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2811  * blocks as reclaim kicks in
2812  */
2813 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2814 {
2815         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2816         struct page *page;
2817         unsigned long reserve, block_migratetype;
2818
2819         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2820         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2821         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2822         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2823                                                         pageblock_order;
2824
2825         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2826                 if (!pfn_valid(pfn))
2827                         continue;
2828                 page = pfn_to_page(pfn);
2829
2830                 /* Watch out for overlapping nodes */
2831                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2832                         continue;
2833
2834                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2835                 if (PageReserved(page))
2836                         continue;
2837
2838                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2839
2840                 /* If this block is reserved, account for it */
2841                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2842                         reserve--;
2843                         continue;
2844                 }
2845
2846                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2847                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2848                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2849                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2850                         reserve--;
2851                         continue;
2852                 }
2853
2854                 /*
2855                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2856                  * take it back
2857                  */
2858                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2859                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2860                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2861                 }
2862         }
2863 }
2864
2865 /*
2866  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2867  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2868  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2869  */
2870 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2871                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2872 {
2873         struct page *page;
2874         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2875         unsigned long pfn;
2876         struct zone *z;
2877
2878         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2879                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2880
2881         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2882         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2883                 /*
2884                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2885                  * handed to this function.  They do not
2886                  * exist on hotplugged memory.
2887                  */
2888                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2889                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2890                                 continue;
2891                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2892                                 continue;
2893                 }
2894                 page = pfn_to_page(pfn);
2895                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2896                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2897                 init_page_count(page);
2898                 reset_page_mapcount(page);
2899                 SetPageReserved(page);
2900                 /*
2901                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2902                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2903                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2904                  * the address space during boot when many long-lived
2905                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2906                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2907                  * setup_zone_migrate_reserve()
2908                  *
2909                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2910                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2911                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2912                  * pfn out of zone.
2913                  */
2914                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2915                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2916                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2917                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2918
2919                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2920 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2921                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2922                 if (!is_highmem_idx(zone))
2923                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2924 #endif
2925         }
2926 }
2927
2928 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2929 {
2930         int order, t;
2931         for_each_migratetype_order(order, t) {
2932                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2933                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2934         }
2935 }
2936
2937 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2938 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2939         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2940 #endif
2941
2942 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2943 {
2944 #ifdef CONFIG_MMU
2945         int batch;
2946
2947         /*
2948          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2949          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2950          *
2951          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2952          */
2953         batch = zone->present_pages / 1024;
2954         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2955                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2956         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2957         if (batch < 1)
2958                 batch = 1;
2959
2960         /*
2961          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2962          * of 2 value was found to be more likely to have
2963          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2964          *
2965          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2966          * batches of pages, one task can end up with a lot
2967          * of pages of one half of the possible page colors
2968          * and the other with pages of the other colors.
2969          */
2970         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2971
2972         return batch;
2973
2974 #else
2975         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2976          * conditions.
2977          *
2978          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2979          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2980          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2981          *
2982          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2983          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2984          * can be a significant delay between the individual batches being
2985          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2986          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2987          */
2988         return 0;
2989 #endif
2990 }
2991
2992 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2993 {
2994         struct per_cpu_pages *pcp;
2995
2996         memset(p, 0, sizeof(*p));
2997
2998         pcp = &p->pcp;
2999         pcp->count = 0;
3000         pcp->high = 6 * batch;
3001         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3002         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
3003 }
3004
3005 /*
3006  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3007  * to the value high for the pageset p.
3008  */
3009
3010 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3011                                 unsigned long high)
3012 {
3013         struct per_cpu_pages *pcp;
3014
3015         pcp = &p->pcp;
3016         pcp->high = high;
3017         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3018         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3019                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3020 }
3021
3022
3023 #ifdef CONFIG_NUMA
3024 /*
3025  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3026  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3027  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3028  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3029  * with interrupts disabled.
3030  *
3031  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3032  *
3033  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3034  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3035  * hotplugged processors.
3036  *
3037  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3038  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3039  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3040  */
3041 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3042
3043 /*
3044  * Dynamically allocate memory for the
3045  * per cpu pageset array in struct zone.
3046  */
3047 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3048 {
3049         struct zone *zone, *dzone;
3050         int node = cpu_to_node(cpu);
3051
3052         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3053
3054         for_each_populated_zone(zone) {
3055                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3056                                          GFP_KERNEL, node);
3057                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3058                         goto bad;
3059
3060                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3061
3062                 if (percpu_pagelist_fraction)
3063                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3064                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3065         }
3066
3067         return 0;
3068 bad:
3069         for_each_zone(dzone) {
3070                 if (!populated_zone(dzone))
3071                         continue;
3072                 if (dzone == zone)
3073                         break;
3074                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3075                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3076         }
3077         return -ENOMEM;
3078 }
3079
3080 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3081 {
3082         struct zone *zone;
3083
3084         for_each_zone(zone) {
3085                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3086
3087                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3088                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3089                         kfree(pset);
3090                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3091         }
3092 }
3093
3094 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3095                 unsigned long action,
3096                 void *hcpu)
3097 {
3098         int cpu = (long)hcpu;
3099         int ret = NOTIFY_OK;
3100
3101         switch (action) {
3102         case CPU_UP_PREPARE:
3103         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3104                 if (process_zones(cpu))
3105                         ret = NOTIFY_BAD;
3106                 break;
3107         case CPU_UP_CANCELED:
3108         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3109         case CPU_DEAD:
3110         case CPU_DEAD_FROZEN:
3111                 free_zone_pagesets(cpu);
3112                 break;
3113         default:
3114                 break;
3115         }
3116         return ret;
3117 }
3118
3119 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3120         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3121
3122 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3123 {
3124         int err;
3125
3126         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3127          * A cpuup callback will do this for every cpu
3128          * as it comes online
3129          */
3130         err = process_zones(smp_processor_id());
3131         BUG_ON(err);
3132         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3133 }
3134
3135 #endif
3136
3137 static noinline __init_refok
3138 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3139 {
3140         int i;
3141         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3142         size_t alloc_size;
3143
3144         /*
3145          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3146          * per zone.
3147          */
3148         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3149                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3150         zone->wait_table_bits =
3151                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3152         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3153                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3154
3155         if (!slab_is_available()) {
3156                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3157                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3158         } else {
3159                 /*
3160                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3161                  * via memory hot-add.
3162                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3163                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3164                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3165                  * node itself as well.
3166                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3167                  * necessary.
3168                  */
3169                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3170         }
3171         if (!zone->wait_table)
3172                 return -ENOMEM;
3173
3174         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3175                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3176
3177         return 0;
3178 }
3179
3180 static int __zone_pcp_update(void *data)
3181 {
3182         struct zone *zone = data;
3183         int cpu;
3184         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3185
3186         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3187                 struct per_cpu_pageset *pset;
3188                 struct per_cpu_pages *pcp;
3189
3190                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3191                 pcp = &pset->pcp;
3192
3193                 local_irq_save(flags);
3194                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
3195                 setup_pageset(pset, batch);
3196                 local_irq_restore(flags);
3197         }
3198         return 0;
3199 }
3200
3201 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3202 {
3203         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3204 }
3205
3206 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3207 {
3208         int cpu;
3209         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3210
3211         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3212 #ifdef CONFIG_NUMA
3213                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3214                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3215                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3216 #else
3217                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3218 #endif
3219         }
3220         if (zone->present_pages)
3221                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3222                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3223 }
3224
3225 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3226                                         unsigned long zone_start_pfn,
3227                                         unsigned long size,
3228                                         enum memmap_context context)
3229 {
3230         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3231         int ret;
3232         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3233         if (ret)
3234                 return ret;
3235         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3236
3237         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3238
3239         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3240                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3241                         pgdat->node_id,
3242                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3243                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3244
3245         zone_init_free_lists(zone);
3246
3247         return 0;
3248 }
3249
3250 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3251 /*
3252  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3253  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3254  */
3255 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3256 {
3257         int i;
3258
3259         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3260                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3261                         return i;
3262
3263         return -1;
3264 }
3265
3266 /*
3267  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3268  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3269  */
3270 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3271 {
3272         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3273                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3274                         return index;
3275
3276         return -1;
3277 }
3278
3279 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3280 /*
3281  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3282  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3283  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3284  * alternative
3285  */
3286 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3287 {
3288         int i;
3289
3290         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3291                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3292                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3293
3294                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3295                         return early_node_map[i].nid;
3296         }
3297         /* This is a memory hole */
3298         return -1;
3299 }
3300 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3301
3302 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3303 {
3304         int nid;
3305
3306         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3307         if (nid >= 0)
3308                 return nid;
3309         /* just returns 0 */
3310         return 0;
3311 }
3312
3313 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3314 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3315 {
3316         int nid;
3317
3318         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3319         if (nid >= 0 && nid != node)
3320                 return false;
3321         return true;
3322 }
3323 #endif
3324
3325 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3326 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3327         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3328                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3329
3330 /**
3331  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3332  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3333  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3334  *
3335  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3336  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3337  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3338  */
3339 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3340                                                 unsigned long max_low_pfn)
3341 {
3342         int i;
3343
3344         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3345                 unsigned long size_pages = 0;
3346                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3347
3348                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3349                         continue;
3350
3351                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3352                         end_pfn = max_low_pfn;
3353
3354                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3355                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3356                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3357                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3358         }
3359 }
3360
3361 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3362 {
3363         int i;
3364         int ret;
3365
3366         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3367                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3368                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3369                 if (ret)
3370                         break;
3371         }
3372 }
3373 /**
3374  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3375  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3376  *
3377  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3378  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3379  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3380  */
3381 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3382 {
3383         int i;
3384
3385         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3386                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3387                                 early_node_map[i].start_pfn,
3388                                 early_node_map[i].end_pfn);
3389 }
3390
3391 /**
3392  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3393  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3394  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3395  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3396  *
3397  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3398  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3399  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3400  * PFNs will be 0.
3401  */
3402 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3403                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3404 {
3405         int i;
3406         *start_pfn = -1UL;
3407         *end_pfn = 0;
3408
3409         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3410                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3411                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3412         }
3413
3414         if (*start_pfn == -1UL)
3415                 *start_pfn = 0;
3416 }
3417
3418 /*
3419  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3420  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3421  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3422  */
3423 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3424 {
3425         int zone_index;
3426         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3427                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3428                         continue;
3429
3430                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3431                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3432                         break;
3433         }
3434
3435         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3436         movable_zone = zone_index;
3437 }
3438
3439 /*
3440  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3441  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3442  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3443  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3444  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3445  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3446  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3447  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3448  */
3449 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3450                                         unsigned long zone_type,
3451                                         unsigned long node_start_pfn,
3452                                         unsigned long node_end_pfn,
3453                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3454                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3455 {
3456         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3457         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3458                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3459                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3460                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3461                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3462                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3463
3464                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3465                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3466                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3467                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3468
3469                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3470                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3471                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3472         }
3473 }
3474
3475 /*
3476  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3477  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3478  */
3479 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3480                                         unsigned long zone_type,
3481                                         unsigned long *ignored)
3482 {
3483         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3484         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3485
3486         /* Get the start and end of the node and zone */
3487         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3488         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3489         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3490         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3491                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3492                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3493
3494         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3495         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3496                 return 0;
3497
3498         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3499         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3500         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3501
3502         /* Return the spanned pages */
3503         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3504 }
3505
3506 /*
3507  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3508  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3509  */
3510 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3511                                 unsigned long range_start_pfn,
3512                                 unsigned long range_end_pfn)
3513 {
3514         int i = 0;
3515         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3516         unsigned long start_pfn;
3517
3518         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3519         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3520         if (i == -1)
3521                 return 0;
3522
3523         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3524
3525         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3526         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3527                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3528
3529         /* Find all holes for the zone within the node */
3530         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3531
3532                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3533                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3534                         break;
3535
3536                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3537                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3538                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3539
3540                 /* Update the hole size cound and move on */
3541                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3542                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3543                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3544                 }
3545                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3546         }
3547
3548         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3549         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3550                 hole_pages += range_end_pfn -
3551                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3552
3553         return hole_pages;
3554 }
3555
3556 /**
3557  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3558  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3559  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3560  *
3561  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3562  */
3563 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3564                                                         unsigned long end_pfn)
3565 {
3566         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3567 }
3568
3569 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3570 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3571                                         unsigned long zone_type,
3572                                         unsigned long *ignored)
3573 {
3574         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3575         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3576
3577         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3578         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3579                                                         node_start_pfn);
3580         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3581                                                         node_end_pfn);
3582
3583         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3584                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3585                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3586         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3587 }
3588
3589 #else
3590 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3591                                         unsigned long zone_type,
3592                                         unsigned long *zones_size)
3593 {
3594         return zones_size[zone_type];
3595 }
3596
3597 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3598                                                 unsigned long zone_type,
3599                                                 unsigned long *zholes_size)
3600 {
3601         if (!zholes_size)
3602                 return 0;
3603
3604         return zholes_size[zone_type];
3605 }
3606
3607 #endif
3608
3609 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3610                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3611 {
3612         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3613         enum zone_type i;
3614
3615         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3616                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3617                                                                 zones_size);
3618         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3619
3620         realtotalpages = totalpages;
3621         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3622                 realtotalpages -=
3623                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3624                                                                 zholes_size);
3625         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3626         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3627                                                         realtotalpages);
3628 }
3629
3630 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3631 /*
3632  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3633  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3634  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3635  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3636  * bytes.
3637  */
3638 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3639 {
3640         unsigned long usemapsize;
3641
3642         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3643         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3644         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3645         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3646
3647         return usemapsize / 8;
3648 }
3649
3650 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3651                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3652 {
3653         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3654         zone->pageblock_flags = NULL;
3655         if (usemapsize)
3656                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3657 }
3658 #else
3659 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3660                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3661 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3662
3663 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3664
3665 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3666 static inline int pageblock_default_order(void)
3667 {
3668         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3669                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3670
3671         return MAX_ORDER-1;
3672 }
3673
3674 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3675 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3676 {
3677         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3678         if (pageblock_order)
3679                 return;
3680
3681         /*
3682          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3683          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3684          */
3685         pageblock_order = order;
3686 }
3687 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3688
3689 /*
3690  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3691  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3692  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3693  * pageblock_order based on the kernel config
3694  */
3695 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3696 {
3697         return MAX_ORDER-1;
3698 }
3699 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3700
3701 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3702
3703 /*
3704  * Set up the zone data structures:
3705  *   - mark all pages reserved
3706  *   - mark all memory queues empty
3707  *   - clear the memory bitmaps
3708  */
3709 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3710                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3711 {
3712         enum zone_type j;
3713         int nid = pgdat->node_id;
3714         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3715         int ret;
3716
3717         pgdat_resize_init(pgdat);
3718         pgdat->nr_zones = 0;
3719         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3720         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3721         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3722         
3723         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3724                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3725                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3726                 enum lru_list l;
3727
3728                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3729                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3730                                                                 zholes_size);
3731
3732                 /*
3733                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3734                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3735                  * and per-cpu initialisations
3736                  */
3737                 memmap_pages =
3738                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3739                 if (realsize >= memmap_pages) {
3740                         realsize -= memmap_pages;
3741                         if (memmap_pages)
3742                                 printk(KERN_DEBUG
3743                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3744                                        zone_names[j], memmap_pages);
3745                 } else
3746                         printk(KERN_WARNING
3747                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3748                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3749
3750                 /* Account for reserved pages */
3751                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3752                         realsize -= dma_reserve;
3753                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3754                                         zone_names[0], dma_reserve);
3755                 }
3756
3757                 if (!is_highmem_idx(j))
3758                         nr_kernel_pages += realsize;
3759                 nr_all_pages += realsize;
3760
3761                 zone->spanned_pages = size;
3762                 zone->present_pages = realsize;
3763 #ifdef CONFIG_NUMA
3764                 zone->node = nid;
3765                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3766                                                 / 100;
3767                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3768 #endif
3769                 zone->name = zone_names[j];
3770                 spin_lock_init(&zone->lock);
3771                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3772                 zone_seqlock_init(zone);
3773                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3774
3775                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3776
3777                 zone_pcp_init(zone);
3778                 for_each_lru(l) {
3779                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3780                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3781                 }
3782                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3783                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3784                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3785                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3786                 zap_zone_vm_stats(zone);
3787                 zone->flags = 0;
3788                 if (!size)
3789                         continue;
3790
3791                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3792                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3793                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3794                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3795                 BUG_ON(ret);
3796                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3797                 zone_start_pfn += size;
3798         }
3799 }
3800
3801 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3802 {
3803         /* Skip empty nodes */
3804         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3805                 return;
3806
3807 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3808         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3809         if (!pgdat->node_mem_map) {
3810                 unsigned long size, start, end;
3811                 struct page *map;
3812
3813                 /*
3814                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3815                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3816                  * for the buddy allocator to function correctly.
3817                  */
3818                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3819                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3820                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3821                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3822                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3823                 if (!map)
3824                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3825                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3826         }
3827 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3828         /*
3829          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3830          */
3831         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3832                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3833 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3834                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3835                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3836 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3837         }
3838 #endif
3839 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3840 }
3841
3842 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3843                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3844 {
3845         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3846
3847         pgdat->node_id = nid;
3848         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3849         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3850
3851         alloc_node_mem_map(pgdat);
3852 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3853         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3854                 nid, (unsigned long)pgdat,
3855                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3856 #endif
3857
3858         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3859 }
3860
3861 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3862
3863 #if MAX_NUMNODES > 1
3864 /*
3865  * Figure out the number of possible node ids.
3866  */
3867 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3868 {
3869         unsigned int node;
3870         unsigned int highest = 0;
3871
3872         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3873                 highest = node;
3874         nr_node_ids = highest + 1;
3875 }
3876 #else
3877 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3878 {
3879 }
3880 #endif
3881
3882 /**
3883  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3884  * @nid: The node ID the range resides on
3885  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3886  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3887  *
3888  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3889  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3890  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3891  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3892  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3893  */
3894 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3895                                                 unsigned long end_pfn)
3896 {
3897         int i;
3898
3899         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3900                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3901                         "%d entries of %d used\n",
3902                         nid, start_pfn, end_pfn,
3903                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3904
3905         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3906
3907         /* Merge with existing active regions if possible */
3908         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3909                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3910                         continue;
3911
3912                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3913                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3914                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3915                         return;
3916
3917                 /* Merge forward if suitable */
3918                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3919                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3920                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3921                         return;
3922                 }
3923
3924                 /* Merge backward if suitable */
3925                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3926                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3927                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3928                         return;
3929                 }
3930         }
3931
3932         /* Check that early_node_map is large enough */
3933         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3934                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3935                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3936                 return;
3937         }
3938
3939         early_node_map[i].nid = nid;
3940         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3941         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3942         nr_nodemap_entries = i + 1;
3943 }
3944
3945 /**
3946  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3947  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3948  * @start_pfn: The new PFN of the range
3949  * @end_pfn: The new PFN of the range
3950  *
3951  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3952  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3953  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3954  * range.
3955  */
3956 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3957                                 unsigned long end_pfn)
3958 {
3959         int i, j;
3960         int removed = 0;
3961
3962         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3963                           nid, start_pfn, end_pfn);
3964
3965         /* Find the old active region end and shrink */
3966         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3967                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3968                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3969                         /* clear it */
3970                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3971                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3972                         removed = 1;
3973                         continue;
3974                 }
3975                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3976                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3977                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3978                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3979                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3980                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3981                         continue;
3982                 }
3983                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3984                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3985                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3986                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3987                         continue;
3988                 }
3989         }
3990
3991         if (!removed)
3992                 return;
3993
3994         /* remove the blank ones */
3995         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3996                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3997                         continue;
3998                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3999                         continue;
4000                 /* we found it, get rid of it */
4001                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4002                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4003                                 sizeof(early_node_map[j]));
4004                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4005                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4006                 nr_nodemap_entries--;
4007         }
4008 }
4009
4010 /**
4011  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4012  *
4013  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4014  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4015  * all currently registered regions.
4016  */
4017 void __init remove_all_active_ranges(void)
4018 {
4019         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4020         nr_nodemap_entries = 0;
4021 }
4022
4023 /* Compare two active node_active_regions */
4024 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4025 {
4026         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4027         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4028
4029         /* Done this way to avoid overflows */
4030         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4031                 return 1;
4032         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4033                 return -1;
4034
4035         return 0;
4036 }
4037
4038 /* sort the node_map by start_pfn */
4039 static void __init sort_node_map(void)
4040 {
4041         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4042                         sizeof(struct node_active_region),
4043                         cmp_node_active_region, NULL);
4044 }
4045
4046 /* Find the lowest pfn for a node */
4047 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4048 {
4049         int i;
4050         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4051
4052         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4053         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4054                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4055
4056         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4057                 printk(KERN_WARNING
4058                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4059                 return 0;
4060         }
4061
4062         return min_pfn;
4063 }
4064
4065 /**
4066  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4067  *
4068  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4069  * add_active_range().
4070  */
4071 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4072 {
4073         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4074 }
4075
4076 /*
4077  * early_calculate_totalpages()
4078  * Sum pages in active regions for movable zone.
4079  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4080  */
4081 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4082 {
4083         int i;
4084         unsigned long totalpages = 0;
4085
4086         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4087                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4088                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4089                 totalpages += pages;
4090                 if (pages)
4091                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4092         }
4093         return totalpages;
4094 }
4095
4096 /*
4097  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4098  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4099  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4100  * others
4101  */
4102 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4103 {
4104         int i, nid;
4105         unsigned long usable_startpfn;
4106         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4107         /* save the state before borrow the nodemask */
4108         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4109         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4110         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4111
4112         /*
4113          * If movablecore was specified, calculate what size of
4114          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4115          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4116          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4117          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4118          * what movablecore would have allowed.
4119          */
4120         if (required_movablecore) {
4121                 unsigned long corepages;
4122
4123                 /*
4124                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4125                  * was requested by the user
4126                  */
4127                 required_movablecore =
4128                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4129                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4130
4131                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4132         }
4133
4134         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4135         if (!required_kernelcore)
4136                 goto out;
4137
4138         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4139         find_usable_zone_for_movable();
4140         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4141
4142 restart:
4143         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4144         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4145         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4146                 /*
4147                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4148                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4149                  * amount of memory for the kernel
4150                  */
4151                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4152                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4153
4154                 /*
4155                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4156                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4157                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4158                  */
4159                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4160
4161                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4162                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4163                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4164                         unsigned long size_pages;
4165
4166                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4167                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4168                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4169                         if (start_pfn >= end_pfn)
4170                                 continue;
4171
4172                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4173                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4174                                 unsigned long kernel_pages;
4175                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4176                                                                 - start_pfn;
4177
4178                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4179                                                         kernelcore_remaining);
4180                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4181                                                         required_kernelcore);
4182
4183                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4184                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4185
4186                                         /*
4187                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4188                                          * that if we have to rebalance
4189                                          * kernelcore across nodes, we will
4190                                          * not double account here
4191                                          */
4192                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4193                                         continue;
4194                                 }
4195                                 start_pfn = usable_startpfn;
4196                         }
4197
4198                         /*
4199                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4200                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4201                          * number of pages used as kernelcore
4202                          */
4203                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4204                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4205                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4206                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4207
4208                         /*
4209                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4210                          * break if the kernelcore for this node has been
4211                          * satisified
4212                          */
4213                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4214                                                                 size_pages);
4215                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4216                         if (!kernelcore_remaining)
4217                                 break;
4218                 }
4219         }
4220
4221         /*
4222          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4223          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4224          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4225          * satisified
4226          */
4227         usable_nodes--;
4228         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4229                 goto restart;
4230
4231         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4232         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4233                 zone_movable_pfn[nid] =
4234                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4235
4236 out:
4237         /* restore the node_state */
4238         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4239 }
4240
4241 /* Any regular memory on that node ? */
4242 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4243 {
4244 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4245         enum zone_type zone_type;
4246
4247         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4248                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4249                 if (zone->present_pages)
4250                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4251         }
4252 #endif
4253 }
4254
4255 /**
4256  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4257  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4258  *
4259  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4260  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4261  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4262  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4263  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4264  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4265  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4266  * at arch_max_dma_pfn.
4267  */
4268 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4269 {
4270         unsigned long nid;
4271         int i;
4272
4273         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4274         sort_node_map();
4275
4276         /* Record where the zone boundaries are */
4277         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4278                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4279         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4280                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4281         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4282         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4283         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4284                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4285                         continue;
4286                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4287                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4288                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4289                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4290         }
4291         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4292         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4293
4294         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4295         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4296         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4297
4298         /* Print out the zone ranges */
4299         printk("Zone PFN ranges:\n");
4300         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4301                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4302                         continue;
4303                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4304                                 zone_names[i],
4305                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4306                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4307         }
4308
4309         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4310         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4311         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4312                 if (zone_movable_pfn[i])
4313                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4314         }
4315
4316         /* Print out the early_node_map[] */
4317         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4318         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4319                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4320                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4321                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4322
4323         /* Initialise every node */
4324         mminit_verify_pageflags_layout();
4325         setup_nr_node_ids();
4326         for_each_online_node(nid) {
4327                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4328                 free_area_init_node(nid, NULL,
4329                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4330
4331                 /* Any memory on that node */
4332                 if (pgdat->node_present_pages)
4333                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4334                 check_for_regular_memory(pgdat);
4335         }
4336 }
4337
4338 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4339 {
4340         unsigned long long coremem;
4341         if (!p)
4342                 return -EINVAL;
4343
4344         coremem = memparse(p, &p);
4345         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4346
4347         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4348         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4349
4350         return 0;
4351 }
4352
4353 /*
4354  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4355  * cannot be reclaimed or migrated.
4356  */
4357 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4358 {
4359         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4360 }
4361
4362 /*
4363  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4364  * can be reclaimed or migrated.
4365  */
4366 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4367 {
4368         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4369 }
4370
4371 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4372 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4373
4374 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4375
4376 /**
4377  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4378  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4379  *
4380  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4381  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4382  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4383  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4384  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4385  * smaller per-cpu batchsize.
4386  */
4387 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4388 {
4389         dma_reserve = new_dma_reserve;
4390 }
4391
4392 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4393 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4394 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4395 #endif
4396
4397 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4398 {
4399         free_area_init_node(0, zones_size,
4400                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4401 }
4402
4403 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4404                                  unsigned long action, void *hcpu)
4405 {
4406         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4407
4408         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4409                 drain_pages(cpu);
4410
4411                 /*
4412                  * Spill the event counters of the dead processor
4413                  * into the current processors event counters.
4414                  * This artificially elevates the count of the current
4415                  * processor.
4416                  */
4417                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4418
4419                 /*
4420                  * Zero the differential counters of the dead processor
4421                  * so that the vm statistics are consistent.
4422                  *
4423                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4424                  * race with what we are doing.
4425                  */
4426                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4427         }
4428         return NOTIFY_OK;
4429 }
4430
4431 void __init page_alloc_init(void)
4432 {
4433         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4434 }
4435
4436 /*
4437  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4438  *      or min_free_kbytes changes.
4439  */
4440 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4441 {
4442         struct pglist_data *pgdat;
4443         unsigned long reserve_pages = 0;
4444         enum zone_type i, j;
4445
4446         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4447                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4448                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4449                         unsigned long max = 0;
4450
4451                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4452                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4453                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4454                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4455                         }
4456
4457                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4458                         max += high_wmark_pages(zone);
4459
4460                         if (max > zone->present_pages)
4461                                 max = zone->present_pages;
4462                         reserve_pages += max;
4463                 }
4464         }
4465         totalreserve_pages = reserve_pages;
4466 }
4467
4468 /*
4469  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4470  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4471  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4472  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4473  */
4474 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4475 {
4476         struct pglist_data *pgdat;
4477         enum zone_type j, idx;
4478
4479         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4480                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4481                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4482                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4483
4484                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4485
4486                         idx = j;
4487                         while (idx) {
4488                                 struct zone *lower_zone;
4489
4490                                 idx--;
4491
4492                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4493                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4494
4495                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4496                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4497                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4498                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4499                         }
4500                 }
4501         }
4502
4503         /* update totalreserve_pages */
4504         calculate_totalreserve_pages();
4505 }
4506
4507 /**
4508  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4509  * or when memory is hot-{added|removed}
4510  *
4511  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4512  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4513  */
4514 void setup_per_zone_wmarks(void)
4515 {
4516         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4517         unsigned long lowmem_pages = 0;
4518         struct zone *zone;
4519         unsigned long flags;
4520
4521         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4522         for_each_zone(zone) {
4523                 if (!is_highmem(zone))
4524                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4525         }
4526
4527         for_each_zone(zone) {
4528                 u64 tmp;
4529
4530                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4531                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4532                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4533                 if (is_highmem(zone)) {
4534                         /*
4535                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4536                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4537                          * value here.
4538                          *
4539                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4540                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4541                          * not be capped for highmem.
4542                          */
4543                         int min_pages;
4544
4545                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4546                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4547                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4548                         if (min_pages > 128)
4549                                 min_pages = 128;
4550                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4551                 } else {
4552                         /*
4553                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4554                          * proportionate to the zone's size.
4555                          */
4556                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4557                 }
4558
4559                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4560                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4561                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4562                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4563         }
4564
4565         /* update totalreserve_pages */
4566         calculate_totalreserve_pages();
4567 }
4568
4569 /*
4570  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4571  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4572  * to be referenced again before it is swapped out.
4573  *
4574  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4575  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4576  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4577  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4578  *
4579  * total     target    max
4580  * memory    ratio     inactive anon
4581  * -------------------------------------
4582  *   10MB       1         5MB
4583  *  100MB       1        50MB
4584  *    1GB       3       250MB
4585  *   10GB      10       0.9GB
4586  *  100GB      31         3GB
4587  *    1TB     101        10GB
4588  *   10TB     320        32GB
4589  */
4590 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4591 {
4592         unsigned int gb, ratio;
4593
4594         /* Zone size in gigabytes */
4595         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4596         if (gb)
4597                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4598         else
4599                 ratio = 1;
4600
4601         zone->inactive_ratio = ratio;
4602 }
4603
4604 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4605 {
4606         struct zone *zone;
4607
4608         for_each_zone(zone)
4609                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4610 }
4611
4612 /*
4613  * Initialise min_free_kbytes.
4614  *
4615  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4616  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4617  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4618  *
4619  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4620  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4621  *
4622  * which yields
4623  *
4624  * 16MB:        512k
4625  * 32MB:        724k
4626  * 64MB:        1024k
4627  * 128MB:       1448k
4628  * 256MB:       2048k
4629  * 512MB:       2896k
4630  * 1024MB:      4096k
4631  * 2048MB:      5792k
4632  * 4096MB:      8192k
4633  * 8192MB:      11584k
4634  * 16384MB:     16384k
4635  */
4636 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4637 {
4638         unsigned long lowmem_kbytes;
4639
4640         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4641
4642         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4643         if (min_free_kbytes < 128)
4644                 min_free_kbytes = 128;
4645         if (min_free_kbytes > 65536)
4646                 min_free_kbytes = 65536;
4647         setup_per_zone_wmarks();
4648         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4649         setup_per_zone_inactive_ratio();
4650         return 0;
4651 }
4652 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4653
4654 /*
4655  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4656  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4657  *      changes.
4658  */
4659 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4660         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4661 {
4662         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4663         if (write)
4664                 setup_per_zone_wmarks();
4665         return 0;
4666 }
4667
4668 #ifdef CONFIG_NUMA
4669 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4670         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4671 {
4672         struct zone *zone;
4673         int rc;
4674
4675         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4676         if (rc)
4677                 return rc;
4678
4679         for_each_zone(zone)
4680                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4681                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4682         return 0;
4683 }
4684
4685 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4686         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4687 {
4688         struct zone *zone;
4689         int rc;
4690
4691         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4692         if (rc)
4693                 return rc;
4694
4695         for_each_zone(zone)
4696                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4697                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4698         return 0;
4699 }
4700 #endif
4701
4702 /*
4703  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4704  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4705  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4706  *
4707  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4708  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4709  * if in function of the boot time zone sizes.
4710  */
4711 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4712         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4713 {
4714         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4715         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4716         return 0;
4717 }
4718
4719 /*
4720  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4721  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4722  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4723  */
4724
4725 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4726         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4727 {
4728         struct zone *zone;
4729         unsigned int cpu;
4730         int ret;
4731
4732         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4733         if (!write || (ret == -EINVAL))
4734                 return ret;
4735         for_each_populated_zone(zone) {
4736                 for_each_online_cpu(cpu) {
4737                         unsigned long  high;
4738                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4739                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4740                 }
4741         }
4742         return 0;
4743 }
4744
4745 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4746
4747 #ifdef CONFIG_NUMA
4748 static int __init set_hashdist(char *str)
4749 {
4750         if (!str)
4751                 return 0;
4752         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4753         return 1;
4754 }
4755 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4756 #endif
4757
4758 /*
4759  * allocate a large system hash table from bootmem
4760  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4761  *   quantity of entries
4762  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4763  */
4764 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4765                                      unsigned long bucketsize,
4766                                      unsigned long numentries,
4767                                      int scale,
4768                                      int flags,
4769                                      unsigned int *_hash_shift,
4770                                      unsigned int *_hash_mask,
4771                                      unsigned long limit)
4772 {
4773         unsigned long long max = limit;
4774         unsigned long log2qty, size;
4775         void *table = NULL;
4776
4777         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4778         if (!numentries) {
4779                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4780                 numentries = nr_kernel_pages;
4781                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4782                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4783                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4784
4785                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4786                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4787                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4788                 else
4789                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4790
4791                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4792                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4793                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4794         }
4795         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4796
4797         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4798         if (max == 0) {
4799                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4800                 do_div(max, bucketsize);
4801         }
4802
4803         if (numentries > max)
4804                 numentries = max;
4805
4806         log2qty = ilog2(numentries);
4807
4808         do {
4809                 size = bucketsize << log2qty;
4810                 if (flags & HASH_EARLY)
4811                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4812                 else if (hashdist)
4813                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4814                 else {
4815                         /*
4816                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4817                          * some pages at the end of hash table which
4818                          * alloc_pages_exact() automatically does
4819                          */
4820                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4821                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4822                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4823                         }
4824                 }
4825         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4826
4827         if (!table)
4828                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4829
4830         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4831                tablename,
4832                (1U << log2qty),
4833                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4834                size);
4835
4836         if (_hash_shift)
4837                 *_hash_shift = log2qty;
4838         if (_hash_mask)
4839                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4840
4841         return table;
4842 }
4843
4844 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4845 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4846                                                         unsigned long pfn)
4847 {
4848 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4849         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4850 #else
4851         return zone->pageblock_flags;
4852 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4853 }
4854
4855 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4856 {
4857 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4858         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4859         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4860 #else
4861         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4862         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4863 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4864 }
4865
4866 /**
4867  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4868  * @page: The page within the block of interest
4869  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4870  * @end_bitidx: The last bit of interest
4871  * returns pageblock_bits flags
4872  */
4873 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4874                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4875 {
4876         struct zone *zone;
4877         unsigned long *bitmap;
4878         unsigned long pfn, bitidx;
4879         unsigned long flags = 0;
4880         unsigned long value = 1;
4881
4882         zone = page_zone(page);
4883         pfn = page_to_pfn(page);
4884         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4885         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4886
4887         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4888                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4889                         flags |= value;
4890
4891         return flags;
4892 }
4893
4894 /**
4895  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4896  * @page: The page within the block of interest
4897  * @start_bitidx: The first bit of interest
4898  * @end_bitidx: The last bit of interest
4899  * @flags: The flags to set
4900  */
4901 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4902                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4903 {
4904         struct zone *zone;
4905         unsigned long *bitmap;
4906         unsigned long pfn, bitidx;
4907         unsigned long value = 1;
4908
4909         zone = page_zone(page);
4910         pfn = page_to_pfn(page);
4911         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4912         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4913         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4914         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4915
4916         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4917                 if (flags & value)
4918                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4919                 else
4920                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4921 }
4922
4923 /*
4924  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4925  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4926  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4927  */
4928
4929 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4930 {
4931         struct zone *zone;
4932         unsigned long flags;
4933         int ret = -EBUSY;
4934         int zone_idx;
4935
4936         zone = page_zone(page);
4937         zone_idx = zone_idx(zone);
4938         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4939         /*
4940          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4941          */
4942         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE &&
4943             zone_idx != ZONE_MOVABLE)
4944                 goto out;
4945         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4946         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4947         ret = 0;
4948 out:
4949         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4950         if (!ret)
4951                 drain_all_pages();
4952         return ret;
4953 }
4954
4955 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4956 {
4957         struct zone *zone;
4958         unsigned long flags;
4959         zone = page_zone(page);
4960         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4961         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4962                 goto out;
4963         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4964         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4965 out:
4966         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4967 }
4968
4969 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4970 /*
4971  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4972  */
4973 void
4974 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4975 {
4976         struct page *page;
4977         struct zone *zone;
4978         int order, i;
4979         unsigned long pfn;
4980         unsigned long flags;
4981         /* find the first valid pfn */
4982         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4983                 if (pfn_valid(pfn))
4984                         break;
4985         if (pfn == end_pfn)
4986                 return;
4987         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4988         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4989         pfn = start_pfn;
4990         while (pfn < end_pfn) {
4991                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4992                         pfn++;
4993                         continue;
4994                 }
4995                 page = pfn_to_page(pfn);
4996                 BUG_ON(page_count(page));
4997                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4998                 order = page_order(page);
4999 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5000                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5001                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5002 #endif
5003                 list_del(&page->lru);
5004                 rmv_page_order(page);
5005                 zone->free_area[order].nr_free--;
5006                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5007                                       - (1UL << order));
5008                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5009                         SetPageReserved((page+i));
5010                 pfn += (1 << order);
5011         }
5012         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5013 }
5014 #endif