5dac5d8cb1489673b778965ef74d4da1eb74aa61
[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/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/oom.h>
32 #include <linux/notifier.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/sysctl.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/memory_hotplug.h>
38 #include <linux/nodemask.h>
39 #include <linux/vmalloc.h>
40 #include <linux/mempolicy.h>
41 #include <linux/stop_machine.h>
42 #include <linux/sort.h>
43 #include <linux/pfn.h>
44 #include <linux/backing-dev.h>
45 #include <linux/fault-inject.h>
46 #include <linux/page-isolation.h>
47 #include <linux/page_cgroup.h>
48 #include <linux/debugobjects.h>
49 #include <linux/kmemleak.h>
50
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/div64.h>
53 #include "internal.h"
54
55 /*
56  * Array of node states.
57  */
58 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
59         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
60         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
61 #ifndef CONFIG_NUMA
62         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
64         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #endif
66         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif  /* NUMA */
68 };
69 EXPORT_SYMBOL(node_states);
70
71 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
72 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
73 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
74 int percpu_pagelist_fraction;
75
76 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
77 int pageblock_order __read_mostly;
78 #endif
79
80 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
81
82 /*
83  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
84  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
85  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
86  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
87  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
88  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
89  *
90  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
91  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
92  */
93 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
94 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
95          256,
96 #endif
97 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
98          256,
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101          32,
102 #endif
103          32,
104 };
105
106 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
107
108 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
109 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
110          "DMA",
111 #endif
112 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
113          "DMA32",
114 #endif
115          "Normal",
116 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
117          "HighMem",
118 #endif
119          "Movable",
120 };
121
122 int min_free_kbytes = 1024;
123
124 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
125 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
126 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
127
128 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
129   /*
130    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
131    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
132    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
133    * so the number of times add_active_range() can be called is
134    * related to the number of nodes and the number of holes
135    */
136   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
137     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
138     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139   #else
140     #if MAX_NUMNODES >= 32
141       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
142       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
143     #else
144       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
145       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
146     #endif
147   #endif
148
149   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
150   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
151   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
152   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
153   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
154   static unsigned long __initdata required_movablecore;
155   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
156
157   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
158   int movable_zone;
159   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
160 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
161
162 #if MAX_NUMNODES > 1
163 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
164 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
165 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
166 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
167 #endif
168
169 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
170
171 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
172 {
173
174         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
175                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
176
177         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
178                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
179 }
180
181 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
182 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
183 {
184         int ret = 0;
185         unsigned seq;
186         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
187
188         do {
189                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
190                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
191                         ret = 1;
192                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
193                         ret = 1;
194         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
195
196         return ret;
197 }
198
199 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
200 {
201         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
202                 return 0;
203         if (zone != page_zone(page))
204                 return 0;
205
206         return 1;
207 }
208 /*
209  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
210  */
211 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
212 {
213         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
214                 return 1;
215         if (!page_is_consistent(zone, page))
216                 return 1;
217
218         return 0;
219 }
220 #else
221 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
222 {
223         return 0;
224 }
225 #endif
226
227 static void bad_page(struct page *page)
228 {
229         static unsigned long resume;
230         static unsigned long nr_shown;
231         static unsigned long nr_unshown;
232
233         /*
234          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
235          * or allow a steady drip of one report per second.
236          */
237         if (nr_shown == 60) {
238                 if (time_before(jiffies, resume)) {
239                         nr_unshown++;
240                         goto out;
241                 }
242                 if (nr_unshown) {
243                         printk(KERN_ALERT
244                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
245                                 nr_unshown);
246                         nr_unshown = 0;
247                 }
248                 nr_shown = 0;
249         }
250         if (nr_shown++ == 0)
251                 resume = jiffies + 60 * HZ;
252
253         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
254                 current->comm, page_to_pfn(page));
255         printk(KERN_ALERT
256                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
257                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
258                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
259
260         dump_stack();
261 out:
262         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
263         __ClearPageBuddy(page);
264         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
265 }
266
267 /*
268  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
269  *
270  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
271  *
272  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
273  *
274  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
275  * the head page (even the head page has this).
276  *
277  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
278  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
279  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
280  */
281
282 static void free_compound_page(struct page *page)
283 {
284         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
285 }
286
287 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
288 {
289         int i;
290         int nr_pages = 1 << order;
291
292         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
293         set_compound_order(page, order);
294         __SetPageHead(page);
295         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
296                 struct page *p = page + i;
297
298                 __SetPageTail(p);
299                 p->first_page = page;
300         }
301 }
302
303 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
304 void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned long order)
305 {
306         int i;
307         int nr_pages = 1 << order;
308         struct page *p = page + 1;
309
310         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
311         set_compound_order(page, order);
312         __SetPageHead(page);
313         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
314                 __SetPageTail(p);
315                 p->first_page = page;
316         }
317 }
318 #endif
319
320 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
321 {
322         int i;
323         int nr_pages = 1 << order;
324         int bad = 0;
325
326         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
327             unlikely(!PageHead(page))) {
328                 bad_page(page);
329                 bad++;
330         }
331
332         __ClearPageHead(page);
333
334         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
335                 struct page *p = page + i;
336
337                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
338                         bad_page(page);
339                         bad++;
340                 }
341                 __ClearPageTail(p);
342         }
343
344         return bad;
345 }
346
347 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
348 {
349         int i;
350
351         /*
352          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
353          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
354          */
355         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
356         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
357                 clear_highpage(page + i);
358 }
359
360 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
361 {
362         set_page_private(page, order);
363         __SetPageBuddy(page);
364 }
365
366 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
367 {
368         __ClearPageBuddy(page);
369         set_page_private(page, 0);
370 }
371
372 /*
373  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
374  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
375  *
376  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
377  * the following equation:
378  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
379  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
380  * 1 buddy is #10:
381  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
382  *
383  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
384  * satisfies the following equation:
385  *     P = B & ~(1 << O)
386  *
387  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
388  */
389 static inline struct page *
390 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
391 {
392         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
393
394         return page + (buddy_idx - page_idx);
395 }
396
397 static inline unsigned long
398 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
399 {
400         return (page_idx & ~(1 << order));
401 }
402
403 /*
404  * This function checks whether a page is free && is the buddy
405  * we can do coalesce a page and its buddy if
406  * (a) the buddy is not in a hole &&
407  * (b) the buddy is in the buddy system &&
408  * (c) a page and its buddy have the same order &&
409  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
410  *
411  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
412  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
413  *
414  * For recording page's order, we use page_private(page).
415  */
416 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
417                                                                 int order)
418 {
419         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
420                 return 0;
421
422         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
423                 return 0;
424
425         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
426                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
427                 return 1;
428         }
429         return 0;
430 }
431
432 /*
433  * Freeing function for a buddy system allocator.
434  *
435  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
436  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
437  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
438  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
439  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
440  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
441  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
442  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
443  * parts of the VM system.
444  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
445  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
446  * order is recorded in page_private(page) field.
447  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
448  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
449  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
450  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
451  * triggers coalescing into a block of larger size.            
452  *
453  * -- wli
454  */
455
456 static inline void __free_one_page(struct page *page,
457                 struct zone *zone, unsigned int order,
458                 int migratetype)
459 {
460         unsigned long page_idx;
461
462         if (unlikely(PageCompound(page)))
463                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
464                         return;
465
466         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
467
468         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
469
470         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
471         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
472
473         while (order < MAX_ORDER-1) {
474                 unsigned long combined_idx;
475                 struct page *buddy;
476
477                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
478                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
479                         break;
480
481                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
482                 list_del(&buddy->lru);
483                 zone->free_area[order].nr_free--;
484                 rmv_page_order(buddy);
485                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
486                 page = page + (combined_idx - page_idx);
487                 page_idx = combined_idx;
488                 order++;
489         }
490         set_page_order(page, order);
491         list_add(&page->lru,
492                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
493         zone->free_area[order].nr_free++;
494 }
495
496 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
497 /*
498  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
499  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
500  * free_pages_check() will verify...
501  */
502 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
503 {
504         __ClearPageMlocked(page);
505         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
506         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
507 }
508 #else
509 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
510 #endif
511
512 static inline int free_pages_check(struct page *page)
513 {
514         if (unlikely(page_mapcount(page) |
515                 (page->mapping != NULL)  |
516                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
517                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
518                 bad_page(page);
519                 return 1;
520         }
521         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
522                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
523         return 0;
524 }
525
526 /*
527  * Frees a list of pages. 
528  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
529  * count is the number of pages to free.
530  *
531  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
532  * see if this freeing clears that state.
533  *
534  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
535  * pinned" detection logic.
536  */
537 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
538                                         struct list_head *list, int order)
539 {
540         spin_lock(&zone->lock);
541         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
542         zone->pages_scanned = 0;
543
544         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
545         while (count--) {
546                 struct page *page;
547
548                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
549                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
550                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
551                 list_del(&page->lru);
552                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
553         }
554         spin_unlock(&zone->lock);
555 }
556
557 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
558                                 int migratetype)
559 {
560         spin_lock(&zone->lock);
561         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
562         zone->pages_scanned = 0;
563
564         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
565         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
566         spin_unlock(&zone->lock);
567 }
568
569 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
570 {
571         unsigned long flags;
572         int i;
573         int bad = 0;
574         int clearMlocked = PageMlocked(page);
575
576         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
577                 bad += free_pages_check(page + i);
578         if (bad)
579                 return;
580
581         if (!PageHighMem(page)) {
582                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
583                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
584                                            PAGE_SIZE << order);
585         }
586         arch_free_page(page, order);
587         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
588
589         local_irq_save(flags);
590         if (unlikely(clearMlocked))
591                 free_page_mlock(page);
592         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
593         free_one_page(page_zone(page), page, order,
594                                         get_pageblock_migratetype(page));
595         local_irq_restore(flags);
596 }
597
598 /*
599  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
600  */
601 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
602 {
603         if (order == 0) {
604                 __ClearPageReserved(page);
605                 set_page_count(page, 0);
606                 set_page_refcounted(page);
607                 __free_page(page);
608         } else {
609                 int loop;
610
611                 prefetchw(page);
612                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
613                         struct page *p = &page[loop];
614
615                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
616                                 prefetchw(p + 1);
617                         __ClearPageReserved(p);
618                         set_page_count(p, 0);
619                 }
620
621                 set_page_refcounted(page);
622                 __free_pages(page, order);
623         }
624 }
625
626
627 /*
628  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
629  * Please do not alter this order without good reasons and regression
630  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
631  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
632  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
633  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
634  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
635  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
636  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
637  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
638  *
639  * -- wli
640  */
641 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
642         int low, int high, struct free_area *area,
643         int migratetype)
644 {
645         unsigned long size = 1 << high;
646
647         while (high > low) {
648                 area--;
649                 high--;
650                 size >>= 1;
651                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
652                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
653                 area->nr_free++;
654                 set_page_order(&page[size], high);
655         }
656 }
657
658 /*
659  * This page is about to be returned from the page allocator
660  */
661 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
662 {
663         if (unlikely(page_mapcount(page) |
664                 (page->mapping != NULL)  |
665                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
666                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
667                 bad_page(page);
668                 return 1;
669         }
670
671         set_page_private(page, 0);
672         set_page_refcounted(page);
673
674         arch_alloc_page(page, order);
675         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
676
677         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
678                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
679
680         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
681                 prep_compound_page(page, order);
682
683         return 0;
684 }
685
686 /*
687  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
688  * the smallest available page from the freelists
689  */
690 static inline
691 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
692                                                 int migratetype)
693 {
694         unsigned int current_order;
695         struct free_area * area;
696         struct page *page;
697
698         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
699         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
700                 area = &(zone->free_area[current_order]);
701                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
702                         continue;
703
704                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
705                                                         struct page, lru);
706                 list_del(&page->lru);
707                 rmv_page_order(page);
708                 area->nr_free--;
709                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
710                 return page;
711         }
712
713         return NULL;
714 }
715
716
717 /*
718  * This array describes the order lists are fallen back to when
719  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
720  */
721 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
722         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
723         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
724         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
725         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
726 };
727
728 /*
729  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
730  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
731  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
732  */
733 static int move_freepages(struct zone *zone,
734                           struct page *start_page, struct page *end_page,
735                           int migratetype)
736 {
737         struct page *page;
738         unsigned long order;
739         int pages_moved = 0;
740
741 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
742         /*
743          * page_zone is not safe to call in this context when
744          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
745          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
746          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
747          * grouping pages by mobility
748          */
749         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
750 #endif
751
752         for (page = start_page; page <= end_page;) {
753                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
754                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
755
756                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
757                         page++;
758                         continue;
759                 }
760
761                 if (!PageBuddy(page)) {
762                         page++;
763                         continue;
764                 }
765
766                 order = page_order(page);
767                 list_del(&page->lru);
768                 list_add(&page->lru,
769                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
770                 page += 1 << order;
771                 pages_moved += 1 << order;
772         }
773
774         return pages_moved;
775 }
776
777 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
778                                 int migratetype)
779 {
780         unsigned long start_pfn, end_pfn;
781         struct page *start_page, *end_page;
782
783         start_pfn = page_to_pfn(page);
784         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
785         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
786         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
787         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
788
789         /* Do not cross zone boundaries */
790         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
791                 start_page = page;
792         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
793                 return 0;
794
795         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
796 }
797
798 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
799 static inline struct page *
800 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
801 {
802         struct free_area * area;
803         int current_order;
804         struct page *page;
805         int migratetype, i;
806
807         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
808         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
809                                                 --current_order) {
810                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
811                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
812
813                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
814                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
815                                 continue;
816
817                         area = &(zone->free_area[current_order]);
818                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
819                                 continue;
820
821                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
822                                         struct page, lru);
823                         area->nr_free--;
824
825                         /*
826                          * If breaking a large block of pages, move all free
827                          * pages to the preferred allocation list. If falling
828                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
829                          * agressive about taking ownership of free pages
830                          */
831                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
832                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
833                                 unsigned long pages;
834                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
835                                                                 start_migratetype);
836
837                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
838                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
839                                         set_pageblock_migratetype(page,
840                                                                 start_migratetype);
841
842                                 migratetype = start_migratetype;
843                         }
844
845                         /* Remove the page from the freelists */
846                         list_del(&page->lru);
847                         rmv_page_order(page);
848
849                         if (current_order == pageblock_order)
850                                 set_pageblock_migratetype(page,
851                                                         start_migratetype);
852
853                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
854                         return page;
855                 }
856         }
857
858         return NULL;
859 }
860
861 /*
862  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
863  * Call me with the zone->lock already held.
864  */
865 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
866                                                 int migratetype)
867 {
868         struct page *page;
869
870 retry_reserve:
871         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
872
873         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
874                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
875
876                 /*
877                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
878                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
879                  * and we want just one call site
880                  */
881                 if (!page) {
882                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
883                         goto retry_reserve;
884                 }
885         }
886
887         return page;
888 }
889
890 /* 
891  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
892  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
893  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
894  */
895 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
896                         unsigned long count, struct list_head *list,
897                         int migratetype)
898 {
899         int i;
900         
901         spin_lock(&zone->lock);
902         for (i = 0; i < count; ++i) {
903                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
904                 if (unlikely(page == NULL))
905                         break;
906
907                 /*
908                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
909                  * in physical page order. The page is added to the callers and
910                  * list and the list head then moves forward. From the callers
911                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
912                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
913                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
914                  * properly.
915                  */
916                 list_add(&page->lru, list);
917                 set_page_private(page, migratetype);
918                 list = &page->lru;
919         }
920         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
921         spin_unlock(&zone->lock);
922         return i;
923 }
924
925 #ifdef CONFIG_NUMA
926 /*
927  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
928  * currently executing processor on remote nodes after they have
929  * expired.
930  *
931  * Note that this function must be called with the thread pinned to
932  * a single processor.
933  */
934 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
935 {
936         unsigned long flags;
937         int to_drain;
938
939         local_irq_save(flags);
940         if (pcp->count >= pcp->batch)
941                 to_drain = pcp->batch;
942         else
943                 to_drain = pcp->count;
944         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
945         pcp->count -= to_drain;
946         local_irq_restore(flags);
947 }
948 #endif
949
950 /*
951  * Drain pages of the indicated processor.
952  *
953  * The processor must either be the current processor and the
954  * thread pinned to the current processor or a processor that
955  * is not online.
956  */
957 static void drain_pages(unsigned int cpu)
958 {
959         unsigned long flags;
960         struct zone *zone;
961
962         for_each_populated_zone(zone) {
963                 struct per_cpu_pageset *pset;
964                 struct per_cpu_pages *pcp;
965
966                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
967
968                 pcp = &pset->pcp;
969                 local_irq_save(flags);
970                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
971                 pcp->count = 0;
972                 local_irq_restore(flags);
973         }
974 }
975
976 /*
977  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
978  */
979 void drain_local_pages(void *arg)
980 {
981         drain_pages(smp_processor_id());
982 }
983
984 /*
985  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
986  */
987 void drain_all_pages(void)
988 {
989         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
990 }
991
992 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
993
994 void mark_free_pages(struct zone *zone)
995 {
996         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
997         unsigned long flags;
998         int order, t;
999         struct list_head *curr;
1000
1001         if (!zone->spanned_pages)
1002                 return;
1003
1004         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1005
1006         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1007         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1008                 if (pfn_valid(pfn)) {
1009                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1010
1011                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1012                                 swsusp_unset_page_free(page);
1013                 }
1014
1015         for_each_migratetype_order(order, t) {
1016                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1017                         unsigned long i;
1018
1019                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1020                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1021                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1022                 }
1023         }
1024         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1025 }
1026 #endif /* CONFIG_PM */
1027
1028 /*
1029  * Free a 0-order page
1030  */
1031 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1032 {
1033         struct zone *zone = page_zone(page);
1034         struct per_cpu_pages *pcp;
1035         unsigned long flags;
1036         int clearMlocked = PageMlocked(page);
1037
1038         if (PageAnon(page))
1039                 page->mapping = NULL;
1040         if (free_pages_check(page))
1041                 return;
1042
1043         if (!PageHighMem(page)) {
1044                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1045                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1046         }
1047         arch_free_page(page, 0);
1048         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1049
1050         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1051         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1052         local_irq_save(flags);
1053         if (unlikely(clearMlocked))
1054                 free_page_mlock(page);
1055         __count_vm_event(PGFREE);
1056
1057         if (cold)
1058                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1059         else
1060                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1061         pcp->count++;
1062         if (pcp->count >= pcp->high) {
1063                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1064                 pcp->count -= pcp->batch;
1065         }
1066         local_irq_restore(flags);
1067         put_cpu();
1068 }
1069
1070 void free_hot_page(struct page *page)
1071 {
1072         free_hot_cold_page(page, 0);
1073 }
1074         
1075 void free_cold_page(struct page *page)
1076 {
1077         free_hot_cold_page(page, 1);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1082  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1083  * Each sub-page must be freed individually.
1084  *
1085  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1086  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1087  */
1088 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1089 {
1090         int i;
1091
1092         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1093         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1094         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1095                 set_page_refcounted(page + i);
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1100  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1101  * or two.
1102  */
1103 static inline
1104 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1105                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1106                         int migratetype)
1107 {
1108         unsigned long flags;
1109         struct page *page;
1110         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1111         int cpu;
1112
1113 again:
1114         cpu  = get_cpu();
1115         if (likely(order == 0)) {
1116                 struct per_cpu_pages *pcp;
1117
1118                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1119                 local_irq_save(flags);
1120                 if (!pcp->count) {
1121                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1122                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1123                         if (unlikely(!pcp->count))
1124                                 goto failed;
1125                 }
1126
1127                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1128                 if (cold) {
1129                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1130                                 if (page_private(page) == migratetype)
1131                                         break;
1132                 } else {
1133                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1134                                 if (page_private(page) == migratetype)
1135                                         break;
1136                 }
1137
1138                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1139                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1140                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1141                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1142                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1143                 }
1144
1145                 list_del(&page->lru);
1146                 pcp->count--;
1147         } else {
1148                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1149                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1150                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1151                 spin_unlock(&zone->lock);
1152                 if (!page)
1153                         goto failed;
1154         }
1155
1156         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1157         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1158         local_irq_restore(flags);
1159         put_cpu();
1160
1161         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1162         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1163                 goto again;
1164         return page;
1165
1166 failed:
1167         local_irq_restore(flags);
1168         put_cpu();
1169         return NULL;
1170 }
1171
1172 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1173 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1174 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1175 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1176 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1177
1178 /* Mask to get the watermark bits */
1179 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1180
1181 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1182 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1183 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1184
1185 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1186
1187 static struct fail_page_alloc_attr {
1188         struct fault_attr attr;
1189
1190         u32 ignore_gfp_highmem;
1191         u32 ignore_gfp_wait;
1192         u32 min_order;
1193
1194 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1195
1196         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1197         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1198         struct dentry *min_order_file;
1199
1200 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1201
1202 } fail_page_alloc = {
1203         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1204         .ignore_gfp_wait = 1,
1205         .ignore_gfp_highmem = 1,
1206         .min_order = 1,
1207 };
1208
1209 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1210 {
1211         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1212 }
1213 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1214
1215 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1216 {
1217         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1218                 return 0;
1219         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1220                 return 0;
1221         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1222                 return 0;
1223         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1224                 return 0;
1225
1226         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1227 }
1228
1229 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1230
1231 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1232 {
1233         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1234         struct dentry *dir;
1235         int err;
1236
1237         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1238                                        "fail_page_alloc");
1239         if (err)
1240                 return err;
1241         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1242
1243         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1244                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1245                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1246
1247         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1248                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1249                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1250         fail_page_alloc.min_order_file =
1251                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1252                                    &fail_page_alloc.min_order);
1253
1254         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1255             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1256             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1257                 err = -ENOMEM;
1258                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1259                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1260                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1261                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1262         }
1263
1264         return err;
1265 }
1266
1267 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1268
1269 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1270
1271 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1272
1273 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1274 {
1275         return 0;
1276 }
1277
1278 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1279
1280 /*
1281  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1282  * of the allocation.
1283  */
1284 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1285                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1286 {
1287         /* free_pages my go negative - that's OK */
1288         long min = mark;
1289         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1290         int o;
1291
1292         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1293                 min -= min / 2;
1294         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1295                 min -= min / 4;
1296
1297         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1298                 return 0;
1299         for (o = 0; o < order; o++) {
1300                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1301                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1302
1303                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1304                 min >>= 1;
1305
1306                 if (free_pages <= min)
1307                         return 0;
1308         }
1309         return 1;
1310 }
1311
1312 #ifdef CONFIG_NUMA
1313 /*
1314  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1315  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1316  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1317  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1318  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1319  *
1320  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1321  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1322  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1323  *
1324  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1325  * nothing and returns NULL.
1326  *
1327  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1328  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1329  *
1330  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1331  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1332  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1333  * quickly as we can.
1334  */
1335 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1336 {
1337         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1338         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1339
1340         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1341         if (!zlc)
1342                 return NULL;
1343
1344         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1345                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1346                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1347         }
1348
1349         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1350                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1351                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1352         return allowednodes;
1353 }
1354
1355 /*
1356  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1357  * if it is worth looking at further for free memory:
1358  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1359  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1360  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1361  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1362  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1363  * else return false (zero) if it is not.
1364  *
1365  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1366  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1367  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1368  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1369  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1370  * into the second scan of the zonelist.
1371  *
1372  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1373  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1374  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1375  * unturned looking for a free page.
1376  */
1377 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1378                                                 nodemask_t *allowednodes)
1379 {
1380         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1381         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1382         int n;                          /* node that zone *z is on */
1383
1384         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1385         if (!zlc)
1386                 return 1;
1387
1388         i = z - zonelist->_zonerefs;
1389         n = zlc->z_to_n[i];
1390
1391         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1392         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1393 }
1394
1395 /*
1396  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1397  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1398  * from that zone don't waste time re-examining it.
1399  */
1400 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1401 {
1402         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1403         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1404
1405         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1406         if (!zlc)
1407                 return;
1408
1409         i = z - zonelist->_zonerefs;
1410
1411         set_bit(i, zlc->fullzones);
1412 }
1413
1414 #else   /* CONFIG_NUMA */
1415
1416 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1417 {
1418         return NULL;
1419 }
1420
1421 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1422                                 nodemask_t *allowednodes)
1423 {
1424         return 1;
1425 }
1426
1427 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1428 {
1429 }
1430 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1431
1432 /*
1433  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1434  * a page.
1435  */
1436 static struct page *
1437 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1438                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1439                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1440 {
1441         struct zoneref *z;
1442         struct page *page = NULL;
1443         int classzone_idx;
1444         struct zone *zone;
1445         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1446         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1447         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1448
1449         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1450                 return NULL;
1451
1452         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1453 zonelist_scan:
1454         /*
1455          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1456          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1457          */
1458         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1459                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1460                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1461                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1462                                 continue;
1463                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1464                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1465                                 goto try_next_zone;
1466
1467                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1468                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1469                         unsigned long mark;
1470                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1471                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1472                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1473                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1474                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1475                                         goto this_zone_full;
1476                         }
1477                 }
1478
1479                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1480                                                 gfp_mask, migratetype);
1481                 if (page)
1482                         break;
1483 this_zone_full:
1484                 if (NUMA_BUILD)
1485                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1486 try_next_zone:
1487                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1488                         /*
1489                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1490                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1491                          */
1492                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1493                         zlc_active = 1;
1494                         did_zlc_setup = 1;
1495                 }
1496         }
1497
1498         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1499                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1500                 zlc_active = 0;
1501                 goto zonelist_scan;
1502         }
1503         return page;
1504 }
1505
1506 static inline int
1507 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1508                                 unsigned long pages_reclaimed)
1509 {
1510         /* Do not loop if specifically requested */
1511         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1512                 return 0;
1513
1514         /*
1515          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1516          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1517          * implementations.
1518          */
1519         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1520                 return 1;
1521
1522         /*
1523          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1524          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1525          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1526          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1527          * allocation still fails, we stop retrying.
1528          */
1529         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1530                 return 1;
1531
1532         /*
1533          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1534          * explicitly requests that.
1535          */
1536         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1537                 return 1;
1538
1539         return 0;
1540 }
1541
1542 static inline struct page *
1543 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1544         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1545         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1546         int migratetype)
1547 {
1548         struct page *page;
1549
1550         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1551         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1552                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1553                 return NULL;
1554         }
1555
1556         /*
1557          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1558          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1559          * we're still under heavy pressure.
1560          */
1561         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1562                 order, zonelist, high_zoneidx,
1563                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1564                 preferred_zone, migratetype);
1565         if (page)
1566                 goto out;
1567
1568         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1569         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1570                 goto out;
1571
1572         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1573         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1574
1575 out:
1576         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1577         return page;
1578 }
1579
1580 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1581 static inline struct page *
1582 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1583         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1584         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1585         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1586 {
1587         struct page *page = NULL;
1588         struct reclaim_state reclaim_state;
1589         struct task_struct *p = current;
1590
1591         cond_resched();
1592
1593         /* We now go into synchronous reclaim */
1594         cpuset_memory_pressure_bump();
1595
1596         /*
1597          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1598          */
1599         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1600         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1601         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1602         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1603
1604         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1605
1606         p->reclaim_state = NULL;
1607         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1608         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1609
1610         cond_resched();
1611
1612         if (order != 0)
1613                 drain_all_pages();
1614
1615         if (likely(*did_some_progress))
1616                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1617                                         zonelist, high_zoneidx,
1618                                         alloc_flags, preferred_zone,
1619                                         migratetype);
1620         return page;
1621 }
1622
1623 /*
1624  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1625  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1626  */
1627 static inline struct page *
1628 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1629         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1630         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1631         int migratetype)
1632 {
1633         struct page *page;
1634
1635         do {
1636                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1637                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1638                         preferred_zone, migratetype);
1639
1640                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1641                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1642         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1643
1644         return page;
1645 }
1646
1647 static inline
1648 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1649                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1650 {
1651         struct zoneref *z;
1652         struct zone *zone;
1653
1654         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1655                 wakeup_kswapd(zone, order);
1656 }
1657
1658 static inline int
1659 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1660 {
1661         struct task_struct *p = current;
1662         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1663         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1664
1665         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1666         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1667
1668         /*
1669          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1670          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1671          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1672          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1673          */
1674         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1675
1676         if (!wait) {
1677                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1678                 /*
1679                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1680                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1681                  */
1682                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1683         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1684                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1685
1686         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1687                 if (!in_interrupt() &&
1688                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1689                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1690                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1691         }
1692
1693         return alloc_flags;
1694 }
1695
1696 static inline struct page *
1697 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1698         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1699         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1700         int migratetype)
1701 {
1702         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1703         struct page *page = NULL;
1704         int alloc_flags;
1705         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1706         unsigned long did_some_progress;
1707         struct task_struct *p = current;
1708
1709         /*
1710          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1711          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1712          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1713          * using a larger set of nodes after it has established that the
1714          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1715          * over allocated.
1716          */
1717         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1718                 goto nopage;
1719
1720         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1721
1722         /*
1723          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1724          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1725          * to how we want to proceed.
1726          */
1727         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1728
1729 restart:
1730         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1731         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1732                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1733                         preferred_zone, migratetype);
1734         if (page)
1735                 goto got_pg;
1736
1737 rebalance:
1738         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1739         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1740                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1741                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1742                                 preferred_zone, migratetype);
1743                 if (page)
1744                         goto got_pg;
1745         }
1746
1747         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1748         if (!wait)
1749                 goto nopage;
1750
1751         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1752         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1753                 goto nopage;
1754
1755         /* Try direct reclaim and then allocating */
1756         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1757                                         zonelist, high_zoneidx,
1758                                         nodemask,
1759                                         alloc_flags, preferred_zone,
1760                                         migratetype, &did_some_progress);
1761         if (page)
1762                 goto got_pg;
1763
1764         /*
1765          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1766          * running out of options and have to consider going OOM
1767          */
1768         if (!did_some_progress) {
1769                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1770                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1771                                         zonelist, high_zoneidx,
1772                                         nodemask, preferred_zone,
1773                                         migratetype);
1774                         if (page)
1775                                 goto got_pg;
1776
1777                         /*
1778                          * The OOM killer does not trigger for high-order allocations
1779                          * but if no progress is being made, there are no other
1780                          * options and retrying is unlikely to help
1781                          */
1782                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1783                                 goto nopage;
1784
1785                         goto restart;
1786                 }
1787         }
1788
1789         /* Check if we should retry the allocation */
1790         pages_reclaimed += did_some_progress;
1791         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1792                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1793                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1794                 goto rebalance;
1795         }
1796
1797 nopage:
1798         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1799                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1800                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1801                         p->comm, order, gfp_mask);
1802                 dump_stack();
1803                 show_mem();
1804         }
1805 got_pg:
1806         return page;
1807
1808 }
1809
1810 /*
1811  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1812  */
1813 struct page *
1814 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1815                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1816 {
1817         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1818         struct zone *preferred_zone;
1819         struct page *page;
1820         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1821
1822         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1823
1824         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1825
1826         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1827                 return NULL;
1828
1829         /*
1830          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1831          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1832          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1833          */
1834         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1835                 return NULL;
1836
1837         /* The preferred zone is used for statistics later */
1838         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1839         if (!preferred_zone)
1840                 return NULL;
1841
1842         /* First allocation attempt */
1843         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1844                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1845                         preferred_zone, migratetype);
1846         if (unlikely(!page))
1847                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1848                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1849                                 preferred_zone, migratetype);
1850
1851         return page;
1852 }
1853 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1854
1855 /*
1856  * Common helper functions.
1857  */
1858 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1859 {
1860         struct page * page;
1861         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1862         if (!page)
1863                 return 0;
1864         return (unsigned long) page_address(page);
1865 }
1866
1867 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1868
1869 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1870 {
1871         struct page * page;
1872
1873         /*
1874          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1875          * a highmem page
1876          */
1877         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1878
1879         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1880         if (page)
1881                 return (unsigned long) page_address(page);
1882         return 0;
1883 }
1884
1885 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1886
1887 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1888 {
1889         int i = pagevec_count(pvec);
1890
1891         while (--i >= 0)
1892                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1893 }
1894
1895 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1896 {
1897         if (put_page_testzero(page)) {
1898                 if (order == 0)
1899                         free_hot_page(page);
1900                 else
1901                         __free_pages_ok(page, order);
1902         }
1903 }
1904
1905 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1906
1907 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1908 {
1909         if (addr != 0) {
1910                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1911                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1912         }
1913 }
1914
1915 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1916
1917 /**
1918  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1919  * @size: the number of bytes to allocate
1920  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1921  *
1922  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1923  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1924  * allocate memory in power-of-two pages.
1925  *
1926  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1927  *
1928  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1929  */
1930 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1931 {
1932         unsigned int order = get_order(size);
1933         unsigned long addr;
1934
1935         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1936         if (addr) {
1937                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1938                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1939
1940                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1941                 while (used < alloc_end) {
1942                         free_page(used);
1943                         used += PAGE_SIZE;
1944                 }
1945         }
1946
1947         return (void *)addr;
1948 }
1949 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1950
1951 /**
1952  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1953  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1954  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1955  *
1956  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1957  */
1958 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1959 {
1960         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1961         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1962
1963         while (addr < end) {
1964                 free_page(addr);
1965                 addr += PAGE_SIZE;
1966         }
1967 }
1968 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1969
1970 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1971 {
1972         struct zoneref *z;
1973         struct zone *zone;
1974
1975         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1976         unsigned int sum = 0;
1977
1978         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1979
1980         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1981                 unsigned long size = zone->present_pages;
1982                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
1983                 if (size > high)
1984                         sum += size - high;
1985         }
1986
1987         return sum;
1988 }
1989
1990 /*
1991  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1992  */
1993 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1994 {
1995         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1996 }
1997 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1998
1999 /*
2000  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2001  */
2002 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2003 {
2004         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2005 }
2006
2007 static inline void show_node(struct zone *zone)
2008 {
2009         if (NUMA_BUILD)
2010                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2011 }
2012
2013 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2014 {
2015         val->totalram = totalram_pages;
2016         val->sharedram = 0;
2017         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2018         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2019         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2020         val->freehigh = nr_free_highpages();
2021         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2022 }
2023
2024 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2025
2026 #ifdef CONFIG_NUMA
2027 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2028 {
2029         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2030
2031         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2032         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2033 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2034         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2035         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2036                         NR_FREE_PAGES);
2037 #else
2038         val->totalhigh = 0;
2039         val->freehigh = 0;
2040 #endif
2041         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2042 }
2043 #endif
2044
2045 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2046
2047 /*
2048  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2049  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2050  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2051  */
2052 void show_free_areas(void)
2053 {
2054         int cpu;
2055         struct zone *zone;
2056
2057         for_each_populated_zone(zone) {
2058                 show_node(zone);
2059                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2060
2061                 for_each_online_cpu(cpu) {
2062                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2063
2064                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2065
2066                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2067                                cpu, pageset->pcp.high,
2068                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2069                 }
2070         }
2071
2072         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2073                 " inactive_file:%lu"
2074 //TODO:  check/adjust line lengths
2075 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2076                 " unevictable:%lu"
2077 #endif
2078                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2079                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2080                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2081                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2082                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2083                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2084 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2085                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2086 #endif
2087                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2088                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2089                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2090                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2091                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2092                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2093                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2094                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2095                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2096
2097         for_each_populated_zone(zone) {
2098                 int i;
2099
2100                 show_node(zone);
2101                 printk("%s"
2102                         " free:%lukB"
2103                         " min:%lukB"
2104                         " low:%lukB"
2105                         " high:%lukB"
2106                         " active_anon:%lukB"
2107                         " inactive_anon:%lukB"
2108                         " active_file:%lukB"
2109                         " inactive_file:%lukB"
2110 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2111                         " unevictable:%lukB"
2112 #endif
2113                         " present:%lukB"
2114                         " pages_scanned:%lu"
2115                         " all_unreclaimable? %s"
2116                         "\n",
2117                         zone->name,
2118                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2119                         K(min_wmark_pages(zone)),
2120                         K(low_wmark_pages(zone)),
2121                         K(high_wmark_pages(zone)),
2122                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2123                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2124                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2125                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2126 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2127                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2128 #endif
2129                         K(zone->present_pages),
2130                         zone->pages_scanned,
2131                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2132                         );
2133                 printk("lowmem_reserve[]:");
2134                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2135                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2136                 printk("\n");
2137         }
2138
2139         for_each_populated_zone(zone) {
2140                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2141
2142                 show_node(zone);
2143                 printk("%s: ", zone->name);
2144
2145                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2146                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2147                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2148                         total += nr[order] << order;
2149                 }
2150                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2151                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2152                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2153                 printk("= %lukB\n", K(total));
2154         }
2155
2156         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2157
2158         show_swap_cache_info();
2159 }
2160
2161 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2162 {
2163         zoneref->zone = zone;
2164         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2165 }
2166
2167 /*
2168  * Builds allocation fallback zone lists.
2169  *
2170  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2171  */
2172 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2173                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2174 {
2175         struct zone *zone;
2176
2177         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2178         zone_type++;
2179
2180         do {
2181                 zone_type--;
2182                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2183                 if (populated_zone(zone)) {
2184                         zoneref_set_zone(zone,
2185                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2186                         check_highest_zone(zone_type);
2187                 }
2188
2189         } while (zone_type);
2190         return nr_zones;
2191 }
2192
2193
2194 /*
2195  *  zonelist_order:
2196  *  0 = automatic detection of better ordering.
2197  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2198  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2199  *
2200  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2201  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2202  */
2203 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2204 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2205 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2206
2207 /* zonelist order in the kernel.
2208  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2209  */
2210 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2211 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2212
2213
2214 #ifdef CONFIG_NUMA
2215 /* The value user specified ....changed by config */
2216 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2217 /* string for sysctl */
2218 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2219 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2220
2221 /*
2222  * interface for configure zonelist ordering.
2223  * command line option "numa_zonelist_order"
2224  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2225  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2226  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2227  */
2228
2229 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2230 {
2231         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2232                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2233         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2234                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2235         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2236                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2237         } else {
2238                 printk(KERN_WARNING
2239                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2240                         "%s\n", s);
2241                 return -EINVAL;
2242         }
2243         return 0;
2244 }
2245
2246 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2247 {
2248         if (s)
2249                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2250         return 0;
2251 }
2252 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2253
2254 /*
2255  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2256  */
2257 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2258                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2259                 loff_t *ppos)
2260 {
2261         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2262         int ret;
2263
2264         if (write)
2265                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2266                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2267         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2268         if (ret)
2269                 return ret;
2270         if (write) {
2271                 int oldval = user_zonelist_order;
2272                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2273                         /*
2274                          * bogus value.  restore saved string
2275                          */
2276                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2277                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2278                         user_zonelist_order = oldval;
2279                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2280                         build_all_zonelists();
2281         }
2282         return 0;
2283 }
2284
2285
2286 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2287 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2288
2289 /**
2290  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2291  * @node: node whose fallback list we're appending
2292  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2293  *
2294  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2295  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2296  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2297  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2298  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2299  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2300  * on them otherwise.
2301  * It returns -1 if no node is found.
2302  */
2303 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2304 {
2305         int n, val;
2306         int min_val = INT_MAX;
2307         int best_node = -1;
2308         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2309
2310         /* Use the local node if we haven't already */
2311         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2312                 node_set(node, *used_node_mask);
2313                 return node;
2314         }
2315
2316         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2317
2318                 /* Don't want a node to appear more than once */
2319                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2320                         continue;
2321
2322                 /* Use the distance array to find the distance */
2323                 val = node_distance(node, n);
2324
2325                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2326                 val += (n < node);
2327
2328                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2329                 tmp = cpumask_of_node(n);
2330                 if (!cpumask_empty(tmp))
2331                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2332
2333                 /* Slight preference for less loaded node */
2334                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2335                 val += node_load[n];
2336
2337                 if (val < min_val) {
2338                         min_val = val;
2339                         best_node = n;
2340                 }
2341         }
2342
2343         if (best_node >= 0)
2344                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2345
2346         return best_node;
2347 }
2348
2349
2350 /*
2351  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2352  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2353  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2354  */
2355 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2356 {
2357         int j;
2358         struct zonelist *zonelist;
2359
2360         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2361         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2362                 ;
2363         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2364                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2365         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2366         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Build gfp_thisnode zonelists
2371  */
2372 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2373 {
2374         int j;
2375         struct zonelist *zonelist;
2376
2377         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2378         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2379         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2380         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2381 }
2382
2383 /*
2384  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2385  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2386  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2387  * may still exist in local DMA zone.
2388  */
2389 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2390
2391 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2392 {
2393         int pos, j, node;
2394         int zone_type;          /* needs to be signed */
2395         struct zone *z;
2396         struct zonelist *zonelist;
2397
2398         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2399         pos = 0;
2400         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2401                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2402                         node = node_order[j];
2403                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2404                         if (populated_zone(z)) {
2405                                 zoneref_set_zone(z,
2406                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2407                                 check_highest_zone(zone_type);
2408                         }
2409                 }
2410         }
2411         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2412         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2413 }
2414
2415 static int default_zonelist_order(void)
2416 {
2417         int nid, zone_type;
2418         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2419         struct zone *z;
2420         int average_size;
2421         /*
2422          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2423          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2424          * into OOM very easily.
2425          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2426          */
2427         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2428         low_kmem_size = 0;
2429         total_size = 0;
2430         for_each_online_node(nid) {
2431                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2432                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2433                         if (populated_zone(z)) {
2434                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2435                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2436                                 total_size += z->present_pages;
2437                         }
2438                 }
2439         }
2440         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2441             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2442                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2443         /*
2444          * look into each node's config.
2445          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2446          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2447          */
2448         average_size = total_size /
2449                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2450         for_each_online_node(nid) {
2451                 low_kmem_size = 0;
2452                 total_size = 0;
2453                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2454                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2455                         if (populated_zone(z)) {
2456                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2457                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2458                                 total_size += z->present_pages;
2459                         }
2460                 }
2461                 if (low_kmem_size &&
2462                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2463                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2464                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2465         }
2466         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2467 }
2468
2469 static void set_zonelist_order(void)
2470 {
2471         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2472                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2473         else
2474                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2475 }
2476
2477 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2478 {
2479         int j, node, load;
2480         enum zone_type i;
2481         nodemask_t used_mask;
2482         int local_node, prev_node;
2483         struct zonelist *zonelist;
2484         int order = current_zonelist_order;
2485
2486         /* initialize zonelists */
2487         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2488                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2489                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2490                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2491         }
2492
2493         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2494         local_node = pgdat->node_id;
2495         load = nr_online_nodes;
2496         prev_node = local_node;
2497         nodes_clear(used_mask);
2498
2499         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2500         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2501         j = 0;
2502
2503         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2504                 int distance = node_distance(local_node, node);
2505
2506                 /*
2507                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2508                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2509                  */
2510                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2511                         zone_reclaim_mode = 1;
2512
2513                 /*
2514                  * We don't want to pressure a particular node.
2515                  * So adding penalty to the first node in same
2516                  * distance group to make it round-robin.
2517                  */
2518                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2519                         node_load[node] = load;
2520
2521                 prev_node = node;
2522                 load--;
2523                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2524                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2525                 else
2526                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2527         }
2528
2529         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2530                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2531                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2532         }
2533
2534         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2535 }
2536
2537 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2538 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2539 {
2540         struct zonelist *zonelist;
2541         struct zonelist_cache *zlc;
2542         struct zoneref *z;
2543
2544         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2545         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2546         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2547         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2548                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2549 }
2550
2551
2552 #else   /* CONFIG_NUMA */
2553
2554 static void set_zonelist_order(void)
2555 {
2556         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2557 }
2558
2559 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2560 {
2561         int node, local_node;
2562         enum zone_type j;
2563         struct zonelist *zonelist;
2564
2565         local_node = pgdat->node_id;
2566
2567         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2568         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2569
2570         /*
2571          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2572          * of all the other nodes.
2573          * We don't want to pressure a particular node, so when
2574          * building the zones for node N, we make sure that the
2575          * zones coming right after the local ones are those from
2576          * node N+1 (modulo N)
2577          */
2578         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2579                 if (!node_online(node))
2580                         continue;
2581                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2582                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2583         }
2584         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2585                 if (!node_online(node))
2586                         continue;
2587                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2588                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2589         }
2590
2591         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2592         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2593 }
2594
2595 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2596 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2597 {
2598         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2599 }
2600
2601 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2602
2603 /* return values int ....just for stop_machine() */
2604 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2605 {
2606         int nid;
2607
2608         for_each_online_node(nid) {
2609                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2610
2611                 build_zonelists(pgdat);
2612                 build_zonelist_cache(pgdat);
2613         }
2614         return 0;
2615 }
2616
2617 void build_all_zonelists(void)
2618 {
2619         set_zonelist_order();
2620
2621         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2622                 __build_all_zonelists(NULL);
2623                 mminit_verify_zonelist();
2624                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2625         } else {
2626                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2627                    of zonelist */
2628                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2629                 /* cpuset refresh routine should be here */
2630         }
2631         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2632         /*
2633          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2634          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2635          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2636          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2637          * disabled and enable it later
2638          */
2639         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2640                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2641         else
2642                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2643
2644         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2645                 "Total pages: %ld\n",
2646                         nr_online_nodes,
2647                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2648                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2649                         vm_total_pages);
2650 #ifdef CONFIG_NUMA
2651         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2652 #endif
2653 }
2654
2655 /*
2656  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2657  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2658  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2659  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2660  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2661  * conservative, even though it seems large.
2662  *
2663  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2664  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2665  */
2666 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2667
2668 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2669 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2670 {
2671         unsigned long size = 1;
2672
2673         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2674
2675         while (size < pages)
2676                 size <<= 1;
2677
2678         /*
2679          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2680          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2681          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2682          */
2683         size = min(size, 4096UL);
2684
2685         return max(size, 4UL);
2686 }
2687 #else
2688 /*
2689  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2690  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2691  *
2692  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2693  *
2694  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2695  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2696  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2697  *
2698  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2699  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2700  *
2701  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2702  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2703  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2704  */
2705 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2706 {
2707         return 4096UL;
2708 }
2709 #endif
2710
2711 /*
2712  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2713  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2714  * hash function before the remainder is taken.
2715  */
2716 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2717 {
2718         return ffz(~size);
2719 }
2720
2721 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2722
2723 /*
2724  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2725  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2726  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2727  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2728  * blocks as reclaim kicks in
2729  */
2730 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2731 {
2732         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2733         struct page *page;
2734         unsigned long reserve, block_migratetype;
2735
2736         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2737         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2738         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2739         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2740                                                         pageblock_order;
2741
2742         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2743                 if (!pfn_valid(pfn))
2744                         continue;
2745                 page = pfn_to_page(pfn);
2746
2747                 /* Watch out for overlapping nodes */
2748                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2749                         continue;
2750
2751                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2752                 if (PageReserved(page))
2753                         continue;
2754
2755                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2756
2757                 /* If this block is reserved, account for it */
2758                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2759                         reserve--;
2760                         continue;
2761                 }
2762
2763                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2764                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2765                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2766                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2767                         reserve--;
2768                         continue;
2769                 }
2770
2771                 /*
2772                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2773                  * take it back
2774                  */
2775                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2776                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2777                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2778                 }
2779         }
2780 }
2781
2782 /*
2783  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2784  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2785  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2786  */
2787 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2788                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2789 {
2790         struct page *page;
2791         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2792         unsigned long pfn;
2793         struct zone *z;
2794
2795         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2796                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2797
2798         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2799         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2800                 /*
2801                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2802                  * handed to this function.  They do not
2803                  * exist on hotplugged memory.
2804                  */
2805                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2806                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2807                                 continue;
2808                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2809                                 continue;
2810                 }
2811                 page = pfn_to_page(pfn);
2812                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2813                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2814                 init_page_count(page);
2815                 reset_page_mapcount(page);
2816                 SetPageReserved(page);
2817                 /*
2818                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2819                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2820                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2821                  * the address space during boot when many long-lived
2822                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2823                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2824                  * setup_zone_migrate_reserve()
2825                  *
2826                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2827                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2828                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2829                  * pfn out of zone.
2830                  */
2831                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2832                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2833                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2834                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2835
2836                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2837 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2838                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2839                 if (!is_highmem_idx(zone))
2840                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2841 #endif
2842         }
2843 }
2844
2845 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2846 {
2847         int order, t;
2848         for_each_migratetype_order(order, t) {
2849                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2850                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2851         }
2852 }
2853
2854 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2855 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2856         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2857 #endif
2858
2859 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2860 {
2861 #ifdef CONFIG_MMU
2862         int batch;
2863
2864         /*
2865          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2866          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2867          *
2868          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2869          */
2870         batch = zone->present_pages / 1024;
2871         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2872                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2873         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2874         if (batch < 1)
2875                 batch = 1;
2876
2877         /*
2878          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2879          * of 2 value was found to be more likely to have
2880          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2881          *
2882          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2883          * batches of pages, one task can end up with a lot
2884          * of pages of one half of the possible page colors
2885          * and the other with pages of the other colors.
2886          */
2887         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2888
2889         return batch;
2890
2891 #else
2892         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2893          * conditions.
2894          *
2895          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2896          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2897          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2898          *
2899          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2900          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2901          * can be a significant delay between the individual batches being
2902          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2903          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2904          */
2905         return 0;
2906 #endif
2907 }
2908
2909 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2910 {
2911         struct per_cpu_pages *pcp;
2912
2913         memset(p, 0, sizeof(*p));
2914
2915         pcp = &p->pcp;
2916         pcp->count = 0;
2917         pcp->high = 6 * batch;
2918         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2919         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2920 }
2921
2922 /*
2923  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2924  * to the value high for the pageset p.
2925  */
2926
2927 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2928                                 unsigned long high)
2929 {
2930         struct per_cpu_pages *pcp;
2931
2932         pcp = &p->pcp;
2933         pcp->high = high;
2934         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2935         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2936                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2937 }
2938
2939
2940 #ifdef CONFIG_NUMA
2941 /*
2942  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2943  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2944  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2945  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2946  * with interrupts disabled.
2947  *
2948  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2949  *
2950  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2951  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2952  * hotplugged processors.
2953  *
2954  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2955  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2956  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2957  */
2958 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2959
2960 /*
2961  * Dynamically allocate memory for the
2962  * per cpu pageset array in struct zone.
2963  */
2964 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2965 {
2966         struct zone *zone, *dzone;
2967         int node = cpu_to_node(cpu);
2968
2969         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2970
2971         for_each_populated_zone(zone) {
2972                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2973                                          GFP_KERNEL, node);
2974                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2975                         goto bad;
2976
2977                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2978
2979                 if (percpu_pagelist_fraction)
2980                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2981                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2982         }
2983
2984         return 0;
2985 bad:
2986         for_each_zone(dzone) {
2987                 if (!populated_zone(dzone))
2988                         continue;
2989                 if (dzone == zone)
2990                         break;
2991                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2992                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2993         }
2994         return -ENOMEM;
2995 }
2996
2997 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2998 {
2999         struct zone *zone;
3000
3001         for_each_zone(zone) {
3002                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3003
3004                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3005                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3006                         kfree(pset);
3007                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
3008         }
3009 }
3010
3011 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3012                 unsigned long action,
3013                 void *hcpu)
3014 {
3015         int cpu = (long)hcpu;
3016         int ret = NOTIFY_OK;
3017
3018         switch (action) {
3019         case CPU_UP_PREPARE:
3020         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3021                 if (process_zones(cpu))
3022                         ret = NOTIFY_BAD;
3023                 break;
3024         case CPU_UP_CANCELED:
3025         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3026         case CPU_DEAD:
3027         case CPU_DEAD_FROZEN:
3028                 free_zone_pagesets(cpu);
3029                 break;
3030         default:
3031                 break;
3032         }
3033         return ret;
3034 }
3035
3036 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3037         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3038
3039 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3040 {
3041         int err;
3042
3043         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3044          * A cpuup callback will do this for every cpu
3045          * as it comes online
3046          */
3047         err = process_zones(smp_processor_id());
3048         BUG_ON(err);
3049         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3050 }
3051
3052 #endif
3053
3054 static noinline __init_refok
3055 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3056 {
3057         int i;
3058         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3059         size_t alloc_size;
3060
3061         /*
3062          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3063          * per zone.
3064          */
3065         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3066                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3067         zone->wait_table_bits =
3068                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3069         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3070                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3071
3072         if (!slab_is_available()) {
3073                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3074                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3075         } else {
3076                 /*
3077                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3078                  * via memory hot-add.
3079                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3080                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3081                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3082                  * node itself as well.
3083                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3084                  * necessary.
3085                  */
3086                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3087         }
3088         if (!zone->wait_table)
3089                 return -ENOMEM;
3090
3091         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3092                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3093
3094         return 0;
3095 }
3096
3097 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3098 {
3099         int cpu;
3100         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3101
3102         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3103 #ifdef CONFIG_NUMA
3104                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3105                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3106                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3107 #else
3108                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3109 #endif
3110         }
3111         if (zone->present_pages)
3112                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3113                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3114 }
3115
3116 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3117                                         unsigned long zone_start_pfn,
3118                                         unsigned long size,
3119                                         enum memmap_context context)
3120 {
3121         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3122         int ret;
3123         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3124         if (ret)
3125                 return ret;
3126         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3127
3128         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3129
3130         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3131                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3132                         pgdat->node_id,
3133                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3134                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3135
3136         zone_init_free_lists(zone);
3137
3138         return 0;
3139 }
3140
3141 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3142 /*
3143  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3144  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3145  */
3146 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3147 {
3148         int i;
3149
3150         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3151                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3152                         return i;
3153
3154         return -1;
3155 }
3156
3157 /*
3158  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3159  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3160  */
3161 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3162 {
3163         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3164                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3165                         return index;
3166
3167         return -1;
3168 }
3169
3170 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3171 /*
3172  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3173  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3174  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3175  * alternative
3176  */
3177 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3178 {
3179         int i;
3180
3181         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3182                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3183                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3184
3185                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3186                         return early_node_map[i].nid;
3187         }
3188         /* This is a memory hole */
3189         return -1;
3190 }
3191 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3192
3193 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3194 {
3195         int nid;
3196
3197         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3198         if (nid >= 0)
3199                 return nid;
3200         /* just returns 0 */
3201         return 0;
3202 }
3203
3204 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3205 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3206 {
3207         int nid;
3208
3209         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3210         if (nid >= 0 && nid != node)
3211                 return false;
3212         return true;
3213 }
3214 #endif
3215
3216 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3217 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3218         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3219                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3220
3221 /**
3222  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3223  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3224  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3225  *
3226  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3227  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3228  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3229  */
3230 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3231                                                 unsigned long max_low_pfn)
3232 {
3233         int i;
3234
3235         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3236                 unsigned long size_pages = 0;
3237                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3238
3239                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3240                         continue;
3241
3242                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3243                         end_pfn = max_low_pfn;
3244
3245                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3246                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3247                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3248                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3249         }
3250 }
3251
3252 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3253 {
3254         int i;
3255         int ret;
3256
3257         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3258                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3259                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3260                 if (ret)
3261                         break;
3262         }
3263 }
3264 /**
3265  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3266  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3267  *
3268  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3269  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3270  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3271  */
3272 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3273 {
3274         int i;
3275
3276         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3277                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3278                                 early_node_map[i].start_pfn,
3279                                 early_node_map[i].end_pfn);
3280 }
3281
3282 /**
3283  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3284  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3285  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3286  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3287  *
3288  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3289  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3290  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3291  * PFNs will be 0.
3292  */
3293 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3294                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3295 {
3296         int i;
3297         *start_pfn = -1UL;
3298         *end_pfn = 0;
3299
3300         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3301                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3302                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3303         }
3304
3305         if (*start_pfn == -1UL)
3306                 *start_pfn = 0;
3307 }
3308
3309 /*
3310  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3311  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3312  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3313  */
3314 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3315 {
3316         int zone_index;
3317         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3318                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3319                         continue;
3320
3321                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3322                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3323                         break;
3324         }
3325
3326         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3327         movable_zone = zone_index;
3328 }
3329
3330 /*
3331  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3332  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3333  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3334  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3335  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3336  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3337  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3338  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3339  */
3340 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3341                                         unsigned long zone_type,
3342                                         unsigned long node_start_pfn,
3343                                         unsigned long node_end_pfn,
3344                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3345                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3346 {
3347         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3348         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3349                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3350                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3351                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3352                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3353                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3354
3355                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3356                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3357                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3358                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3359
3360                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3361                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3362                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3363         }
3364 }
3365
3366 /*
3367  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3368  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3369  */
3370 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3371                                         unsigned long zone_type,
3372                                         unsigned long *ignored)
3373 {
3374         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3375         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3376
3377         /* Get the start and end of the node and zone */
3378         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3379         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3380         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3381         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3382                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3383                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3384
3385         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3386         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3387                 return 0;
3388
3389         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3390         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3391         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3392
3393         /* Return the spanned pages */
3394         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3395 }
3396
3397 /*
3398  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3399  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3400  */
3401 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3402                                 unsigned long range_start_pfn,
3403                                 unsigned long range_end_pfn)
3404 {
3405         int i = 0;
3406         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3407         unsigned long start_pfn;
3408
3409         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3410         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3411         if (i == -1)
3412                 return 0;
3413
3414         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3415
3416         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3417         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3418                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3419
3420         /* Find all holes for the zone within the node */
3421         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3422
3423                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3424                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3425                         break;
3426
3427                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3428                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3429                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3430
3431                 /* Update the hole size cound and move on */
3432                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3433                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3434                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3435                 }
3436                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3437         }
3438
3439         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3440         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3441                 hole_pages += range_end_pfn -
3442                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3443
3444         return hole_pages;
3445 }
3446
3447 /**
3448  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3449  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3450  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3451  *
3452  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3453  */
3454 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3455                                                         unsigned long end_pfn)
3456 {
3457         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3458 }
3459
3460 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3461 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3462                                         unsigned long zone_type,
3463                                         unsigned long *ignored)
3464 {
3465         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3466         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3467
3468         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3469         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3470                                                         node_start_pfn);
3471         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3472                                                         node_end_pfn);
3473
3474         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3475                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3476                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3477         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3478 }
3479
3480 #else
3481 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3482                                         unsigned long zone_type,
3483                                         unsigned long *zones_size)
3484 {
3485         return zones_size[zone_type];
3486 }
3487
3488 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3489                                                 unsigned long zone_type,
3490                                                 unsigned long *zholes_size)
3491 {
3492         if (!zholes_size)
3493                 return 0;
3494
3495         return zholes_size[zone_type];
3496 }
3497
3498 #endif
3499
3500 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3501                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3502 {
3503         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3504         enum zone_type i;
3505
3506         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3507                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3508                                                                 zones_size);
3509         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3510
3511         realtotalpages = totalpages;
3512         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3513                 realtotalpages -=
3514                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3515                                                                 zholes_size);
3516         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3517         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3518                                                         realtotalpages);
3519 }
3520
3521 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3522 /*
3523  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3524  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3525  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3526  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3527  * bytes.
3528  */
3529 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3530 {
3531         unsigned long usemapsize;
3532
3533         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3534         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3535         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3536         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3537
3538         return usemapsize / 8;
3539 }
3540
3541 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3542                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3543 {
3544         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3545         zone->pageblock_flags = NULL;
3546         if (usemapsize)
3547                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3548 }
3549 #else
3550 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3551                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3552 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3553
3554 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3555
3556 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3557 static inline int pageblock_default_order(void)
3558 {
3559         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3560                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3561
3562         return MAX_ORDER-1;
3563 }
3564
3565 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3566 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3567 {
3568         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3569         if (pageblock_order)
3570                 return;
3571
3572         /*
3573          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3574          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3575          */
3576         pageblock_order = order;
3577 }
3578 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3579
3580 /*
3581  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3582  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3583  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3584  * pageblock_order based on the kernel config
3585  */
3586 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3587 {
3588         return MAX_ORDER-1;
3589 }
3590 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3591
3592 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3593
3594 /*
3595  * Set up the zone data structures:
3596  *   - mark all pages reserved
3597  *   - mark all memory queues empty
3598  *   - clear the memory bitmaps
3599  */
3600 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3601                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3602 {
3603         enum zone_type j;
3604         int nid = pgdat->node_id;
3605         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3606         int ret;
3607
3608         pgdat_resize_init(pgdat);
3609         pgdat->nr_zones = 0;
3610         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3611         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3612         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3613         
3614         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3615                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3616                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3617                 enum lru_list l;
3618
3619                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3620                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3621                                                                 zholes_size);
3622
3623                 /*
3624                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3625                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3626                  * and per-cpu initialisations
3627                  */
3628                 memmap_pages =
3629                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3630                 if (realsize >= memmap_pages) {
3631                         realsize -= memmap_pages;
3632                         if (memmap_pages)
3633                                 printk(KERN_DEBUG
3634                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3635                                        zone_names[j], memmap_pages);
3636                 } else
3637                         printk(KERN_WARNING
3638                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3639                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3640
3641                 /* Account for reserved pages */
3642                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3643                         realsize -= dma_reserve;
3644                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3645                                         zone_names[0], dma_reserve);
3646                 }
3647
3648                 if (!is_highmem_idx(j))
3649                         nr_kernel_pages += realsize;
3650                 nr_all_pages += realsize;
3651
3652                 zone->spanned_pages = size;
3653                 zone->present_pages = realsize;
3654 #ifdef CONFIG_NUMA
3655                 zone->node = nid;
3656                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3657                                                 / 100;
3658                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3659 #endif
3660                 zone->name = zone_names[j];
3661                 spin_lock_init(&zone->lock);
3662                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3663                 zone_seqlock_init(zone);
3664                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3665
3666                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3667
3668                 zone_pcp_init(zone);
3669                 for_each_lru(l) {
3670                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3671                         zone->lru[l].nr_scan = 0;
3672                 }
3673                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3674                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3675                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3676                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3677                 zap_zone_vm_stats(zone);
3678                 zone->flags = 0;
3679                 if (!size)
3680                         continue;
3681
3682                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3683                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3684                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3685                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3686                 BUG_ON(ret);
3687                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3688                 zone_start_pfn += size;
3689         }
3690 }
3691
3692 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3693 {
3694         /* Skip empty nodes */
3695         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3696                 return;
3697
3698 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3699         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3700         if (!pgdat->node_mem_map) {
3701                 unsigned long size, start, end;
3702                 struct page *map;
3703
3704                 /*
3705                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3706                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3707                  * for the buddy allocator to function correctly.
3708                  */
3709                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3710                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3711                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3712                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3713                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3714                 if (!map)
3715                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3716                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3717         }
3718 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3719         /*
3720          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3721          */
3722         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3723                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3724 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3725                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3726                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3727 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3728         }
3729 #endif
3730 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3731 }
3732
3733 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3734                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3735 {
3736         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3737
3738         pgdat->node_id = nid;
3739         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3740         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3741
3742         alloc_node_mem_map(pgdat);
3743 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3744         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3745                 nid, (unsigned long)pgdat,
3746                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3747 #endif
3748
3749         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3750 }
3751
3752 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3753
3754 #if MAX_NUMNODES > 1
3755 /*
3756  * Figure out the number of possible node ids.
3757  */
3758 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3759 {
3760         unsigned int node;
3761         unsigned int highest = 0;
3762
3763         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3764                 highest = node;
3765         nr_node_ids = highest + 1;
3766 }
3767 #else
3768 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3769 {
3770 }
3771 #endif
3772
3773 /**
3774  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3775  * @nid: The node ID the range resides on
3776  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3777  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3778  *
3779  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3780  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3781  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3782  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3783  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3784  */
3785 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3786                                                 unsigned long end_pfn)
3787 {
3788         int i;
3789
3790         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3791                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3792                         "%d entries of %d used\n",
3793                         nid, start_pfn, end_pfn,
3794                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3795
3796         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3797
3798         /* Merge with existing active regions if possible */
3799         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3800                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3801                         continue;
3802
3803                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3804                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3805                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3806                         return;
3807
3808                 /* Merge forward if suitable */
3809                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3810                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3811                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3812                         return;
3813                 }
3814
3815                 /* Merge backward if suitable */
3816                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3817                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3818                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3819                         return;
3820                 }
3821         }
3822
3823         /* Check that early_node_map is large enough */
3824         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3825                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3826                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3827                 return;
3828         }
3829
3830         early_node_map[i].nid = nid;
3831         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3832         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3833         nr_nodemap_entries = i + 1;
3834 }
3835
3836 /**
3837  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3838  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3839  * @start_pfn: The new PFN of the range
3840  * @end_pfn: The new PFN of the range
3841  *
3842  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3843  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3844  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3845  * range.
3846  */
3847 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3848                                 unsigned long end_pfn)
3849 {
3850         int i, j;
3851         int removed = 0;
3852
3853         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3854                           nid, start_pfn, end_pfn);
3855
3856         /* Find the old active region end and shrink */
3857         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3858                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3859                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3860                         /* clear it */
3861                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3862                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3863                         removed = 1;
3864                         continue;
3865                 }
3866                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3867                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3868                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3869                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3870                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3871                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3872                         continue;
3873                 }
3874                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3875                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3876                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3877                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3878                         continue;
3879                 }
3880         }
3881
3882         if (!removed)
3883                 return;
3884
3885         /* remove the blank ones */
3886         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3887                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3888                         continue;
3889                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3890                         continue;
3891                 /* we found it, get rid of it */
3892                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3893                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3894                                 sizeof(early_node_map[j]));
3895                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3896                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3897                 nr_nodemap_entries--;
3898         }
3899 }
3900
3901 /**
3902  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3903  *
3904  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3905  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3906  * all currently registered regions.
3907  */
3908 void __init remove_all_active_ranges(void)
3909 {
3910         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3911         nr_nodemap_entries = 0;
3912 }
3913
3914 /* Compare two active node_active_regions */
3915 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3916 {
3917         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3918         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3919
3920         /* Done this way to avoid overflows */
3921         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3922                 return 1;
3923         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3924                 return -1;
3925
3926         return 0;
3927 }
3928
3929 /* sort the node_map by start_pfn */
3930 static void __init sort_node_map(void)
3931 {
3932         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3933                         sizeof(struct node_active_region),
3934                         cmp_node_active_region, NULL);
3935 }
3936
3937 /* Find the lowest pfn for a node */
3938 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3939 {
3940         int i;
3941         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3942
3943         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3944         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3945                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3946
3947         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3948                 printk(KERN_WARNING
3949                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3950                 return 0;
3951         }
3952
3953         return min_pfn;
3954 }
3955
3956 /**
3957  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3958  *
3959  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3960  * add_active_range().
3961  */
3962 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3963 {
3964         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3965 }
3966
3967 /*
3968  * early_calculate_totalpages()
3969  * Sum pages in active regions for movable zone.
3970  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3971  */
3972 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3973 {
3974         int i;
3975         unsigned long totalpages = 0;
3976
3977         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3978                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3979                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3980                 totalpages += pages;
3981                 if (pages)
3982                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3983         }
3984         return totalpages;
3985 }
3986
3987 /*
3988  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3989  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3990  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3991  * others
3992  */
3993 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3994 {
3995         int i, nid;
3996         unsigned long usable_startpfn;
3997         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3998         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3999         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4000
4001         /*
4002          * If movablecore was specified, calculate what size of
4003          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4004          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4005          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4006          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4007          * what movablecore would have allowed.
4008          */
4009         if (required_movablecore) {
4010                 unsigned long corepages;
4011
4012                 /*
4013                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4014                  * was requested by the user
4015                  */
4016                 required_movablecore =
4017                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4018                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4019
4020                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4021         }
4022
4023         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4024         if (!required_kernelcore)
4025                 return;
4026
4027         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4028         find_usable_zone_for_movable();
4029         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4030
4031 restart:
4032         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4033         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4034         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4035                 /*
4036                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4037                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4038                  * amount of memory for the kernel
4039                  */
4040                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4041                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4042
4043                 /*
4044                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4045                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4046                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4047                  */
4048                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4049
4050                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4051                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4052                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4053                         unsigned long size_pages;
4054
4055                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4056                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4057                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4058                         if (start_pfn >= end_pfn)
4059                                 continue;
4060
4061                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4062                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4063                                 unsigned long kernel_pages;
4064                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4065                                                                 - start_pfn;
4066
4067                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4068                                                         kernelcore_remaining);
4069                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4070                                                         required_kernelcore);
4071
4072                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4073                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4074
4075                                         /*
4076                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4077                                          * that if we have to rebalance
4078                                          * kernelcore across nodes, we will
4079                                          * not double account here
4080                                          */
4081                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4082                                         continue;
4083                                 }
4084                                 start_pfn = usable_startpfn;
4085                         }
4086
4087                         /*
4088                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4089                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4090                          * number of pages used as kernelcore
4091                          */
4092                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4093                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4094                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4095                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4096
4097                         /*
4098                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4099                          * break if the kernelcore for this node has been
4100                          * satisified
4101                          */
4102                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4103                                                                 size_pages);
4104                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4105                         if (!kernelcore_remaining)
4106                                 break;
4107                 }
4108         }
4109
4110         /*
4111          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4112          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4113          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4114          * satisified
4115          */
4116         usable_nodes--;
4117         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4118                 goto restart;
4119
4120         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4121         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4122                 zone_movable_pfn[nid] =
4123                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4124 }
4125
4126 /* Any regular memory on that node ? */
4127 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4128 {
4129 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4130         enum zone_type zone_type;
4131
4132         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4133                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4134                 if (zone->present_pages)
4135                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4136         }
4137 #endif
4138 }
4139
4140 /**
4141  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4142  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4143  *
4144  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4145  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4146  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4147  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4148  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4149  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4150  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4151  * at arch_max_dma_pfn.
4152  */
4153 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4154 {
4155         unsigned long nid;
4156         int i;
4157
4158         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4159         sort_node_map();
4160
4161         /* Record where the zone boundaries are */
4162         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4163                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4164         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4165                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4166         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4167         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4168         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4169                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4170                         continue;
4171                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4172                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4173                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4174                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4175         }
4176         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4177         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4178
4179         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4180         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4181         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4182
4183         /* Print out the zone ranges */
4184         printk("Zone PFN ranges:\n");
4185         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4186                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4187                         continue;
4188                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4189                                 zone_names[i],
4190                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4191                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4192         }
4193
4194         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4195         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4196         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4197                 if (zone_movable_pfn[i])
4198                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4199         }
4200
4201         /* Print out the early_node_map[] */
4202         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4203         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4204                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4205                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4206                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4207
4208         /* Initialise every node */
4209         mminit_verify_pageflags_layout();
4210         setup_nr_node_ids();
4211         for_each_online_node(nid) {
4212                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4213                 free_area_init_node(nid, NULL,
4214                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4215
4216                 /* Any memory on that node */
4217                 if (pgdat->node_present_pages)
4218                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4219                 check_for_regular_memory(pgdat);
4220         }
4221 }
4222
4223 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4224 {
4225         unsigned long long coremem;
4226         if (!p)
4227                 return -EINVAL;
4228
4229         coremem = memparse(p, &p);
4230         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4231
4232         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4233         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4234
4235         return 0;
4236 }
4237
4238 /*
4239  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4240  * cannot be reclaimed or migrated.
4241  */
4242 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4243 {
4244         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4245 }
4246
4247 /*
4248  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4249  * can be reclaimed or migrated.
4250  */
4251 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4252 {
4253         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4254 }
4255
4256 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4257 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4258
4259 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4260
4261 /**
4262  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4263  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4264  *
4265  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4266  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4267  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4268  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4269  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4270  * smaller per-cpu batchsize.
4271  */
4272 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4273 {
4274         dma_reserve = new_dma_reserve;
4275 }
4276
4277 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4278 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4279 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4280 #endif
4281
4282 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4283 {
4284         free_area_init_node(0, zones_size,
4285                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4286 }
4287
4288 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4289                                  unsigned long action, void *hcpu)
4290 {
4291         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4292
4293         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4294                 drain_pages(cpu);
4295
4296                 /*
4297                  * Spill the event counters of the dead processor
4298                  * into the current processors event counters.
4299                  * This artificially elevates the count of the current
4300                  * processor.
4301                  */
4302                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4303
4304                 /*
4305                  * Zero the differential counters of the dead processor
4306                  * so that the vm statistics are consistent.
4307                  *
4308                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4309                  * race with what we are doing.
4310                  */
4311                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4312         }
4313         return NOTIFY_OK;
4314 }
4315
4316 void __init page_alloc_init(void)
4317 {
4318         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4319 }
4320
4321 /*
4322  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4323  *      or min_free_kbytes changes.
4324  */
4325 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4326 {
4327         struct pglist_data *pgdat;
4328         unsigned long reserve_pages = 0;
4329         enum zone_type i, j;
4330
4331         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4332                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4333                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4334                         unsigned long max = 0;
4335
4336                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4337                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4338                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4339                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4340                         }
4341
4342                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4343                         max += high_wmark_pages(zone);
4344
4345                         if (max > zone->present_pages)
4346                                 max = zone->present_pages;
4347                         reserve_pages += max;
4348                 }
4349         }
4350         totalreserve_pages = reserve_pages;
4351 }
4352
4353 /*
4354  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4355  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4356  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4357  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4358  */
4359 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4360 {
4361         struct pglist_data *pgdat;
4362         enum zone_type j, idx;
4363
4364         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4365                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4366                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4367                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4368
4369                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4370
4371                         idx = j;
4372                         while (idx) {
4373                                 struct zone *lower_zone;
4374
4375                                 idx--;
4376
4377                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4378                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4379
4380                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4381                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4382                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4383                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4384                         }
4385                 }
4386         }
4387
4388         /* update totalreserve_pages */
4389         calculate_totalreserve_pages();
4390 }
4391
4392 /**
4393  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
4394  *
4395  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
4396  * with respect to min_free_kbytes.
4397  */
4398 void setup_per_zone_pages_min(void)
4399 {
4400         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4401         unsigned long lowmem_pages = 0;
4402         struct zone *zone;
4403         unsigned long flags;
4404
4405         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4406         for_each_zone(zone) {
4407                 if (!is_highmem(zone))
4408                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4409         }
4410
4411         for_each_zone(zone) {
4412                 u64 tmp;
4413
4414                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4415                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4416                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4417                 if (is_highmem(zone)) {
4418                         /*
4419                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4420                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4421                          * value here.
4422                          *
4423                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4424                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4425                          * not be capped for highmem.
4426                          */
4427                         int min_pages;
4428
4429                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4430                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4431                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4432                         if (min_pages > 128)
4433                                 min_pages = 128;
4434                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4435                 } else {
4436                         /*
4437                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4438                          * proportionate to the zone's size.
4439                          */
4440                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4441                 }
4442
4443                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4444                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4445                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4446                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4447         }
4448
4449         /* update totalreserve_pages */
4450         calculate_totalreserve_pages();
4451 }
4452
4453 /**
4454  * setup_per_zone_inactive_ratio - called when min_free_kbytes changes.
4455  *
4456  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4457  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4458  * to be referenced again before it is swapped out.
4459  *
4460  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4461  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4462  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4463  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4464  *
4465  * total     target    max
4466  * memory    ratio     inactive anon
4467  * -------------------------------------
4468  *   10MB       1         5MB
4469  *  100MB       1        50MB
4470  *    1GB       3       250MB
4471  *   10GB      10       0.9GB
4472  *  100GB      31         3GB
4473  *    1TB     101        10GB
4474  *   10TB     320        32GB
4475  */
4476 static void setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4477 {
4478         struct zone *zone;
4479
4480         for_each_zone(zone) {
4481                 unsigned int gb, ratio;
4482
4483                 /* Zone size in gigabytes */
4484                 gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4485                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4486                 if (!ratio)
4487                         ratio = 1;
4488
4489                 zone->inactive_ratio = ratio;
4490         }
4491 }
4492
4493 /*
4494  * Initialise min_free_kbytes.
4495  *
4496  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4497  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4498  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4499  *
4500  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4501  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4502  *
4503  * which yields
4504  *
4505  * 16MB:        512k
4506  * 32MB:        724k
4507  * 64MB:        1024k
4508  * 128MB:       1448k
4509  * 256MB:       2048k
4510  * 512MB:       2896k
4511  * 1024MB:      4096k
4512  * 2048MB:      5792k
4513  * 4096MB:      8192k
4514  * 8192MB:      11584k
4515  * 16384MB:     16384k
4516  */
4517 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
4518 {
4519         unsigned long lowmem_kbytes;
4520
4521         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4522
4523         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4524         if (min_free_kbytes < 128)
4525                 min_free_kbytes = 128;
4526         if (min_free_kbytes > 65536)
4527                 min_free_kbytes = 65536;
4528         setup_per_zone_pages_min();
4529         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4530         setup_per_zone_inactive_ratio();
4531         return 0;
4532 }
4533 module_init(init_per_zone_pages_min)
4534
4535 /*
4536  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4537  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4538  *      changes.
4539  */
4540 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4541         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4542 {
4543         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4544         if (write)
4545                 setup_per_zone_pages_min();
4546         return 0;
4547 }
4548
4549 #ifdef CONFIG_NUMA
4550 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4551         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4552 {
4553         struct zone *zone;
4554         int rc;
4555
4556         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4557         if (rc)
4558                 return rc;
4559
4560         for_each_zone(zone)
4561                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4562                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4563         return 0;
4564 }
4565
4566 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4567         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4568 {
4569         struct zone *zone;
4570         int rc;
4571
4572         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4573         if (rc)
4574                 return rc;
4575
4576         for_each_zone(zone)
4577                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4578                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4579         return 0;
4580 }
4581 #endif
4582
4583 /*
4584  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4585  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4586  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4587  *
4588  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4589  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4590  * if in function of the boot time zone sizes.
4591  */
4592 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4593         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4594 {
4595         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4596         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4597         return 0;
4598 }
4599
4600 /*
4601  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4602  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4603  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4604  */
4605
4606 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4607         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4608 {
4609         struct zone *zone;
4610         unsigned int cpu;
4611         int ret;
4612
4613         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4614         if (!write || (ret == -EINVAL))
4615                 return ret;
4616         for_each_zone(zone) {
4617                 for_each_online_cpu(cpu) {
4618                         unsigned long  high;
4619                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4620                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4621                 }
4622         }
4623         return 0;
4624 }
4625
4626 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4627
4628 #ifdef CONFIG_NUMA
4629 static int __init set_hashdist(char *str)
4630 {
4631         if (!str)
4632                 return 0;
4633         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4634         return 1;
4635 }
4636 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4637 #endif
4638
4639 /*
4640  * allocate a large system hash table from bootmem
4641  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4642  *   quantity of entries
4643  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4644  */
4645 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4646                                      unsigned long bucketsize,
4647                                      unsigned long numentries,
4648                                      int scale,
4649                                      int flags,
4650                                      unsigned int *_hash_shift,
4651                                      unsigned int *_hash_mask,
4652                                      unsigned long limit)
4653 {
4654         unsigned long long max = limit;
4655         unsigned long log2qty, size;
4656         void *table = NULL;
4657
4658         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4659         if (!numentries) {
4660                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4661                 numentries = nr_kernel_pages;
4662                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4663                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4664                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4665
4666                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4667                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4668                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4669                 else
4670                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4671
4672                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4673                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4674                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4675         }
4676         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4677
4678         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4679         if (max == 0) {
4680                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4681                 do_div(max, bucketsize);
4682         }
4683
4684         if (numentries > max)
4685                 numentries = max;
4686
4687         log2qty = ilog2(numentries);
4688
4689         do {
4690                 size = bucketsize << log2qty;
4691                 if (flags & HASH_EARLY)
4692                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4693                 else if (hashdist)
4694                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4695                 else {
4696                         unsigned long order = get_order(size);
4697
4698                         if (order < MAX_ORDER)
4699                                 table = (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC,
4700                                                                 order);
4701                         /*
4702                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4703                          * some pages at the end of hash table.
4704                          */
4705                         if (table) {
4706                                 unsigned long alloc_end = (unsigned long)table +
4707                                                 (PAGE_SIZE << order);
4708                                 unsigned long used = (unsigned long)table +
4709                                                 PAGE_ALIGN(size);
4710                                 split_page(virt_to_page(table), order);
4711                                 while (used < alloc_end) {
4712                                         free_page(used);
4713                                         used += PAGE_SIZE;
4714                                 }
4715                         }
4716                 }
4717         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4718
4719         if (!table)
4720                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4721
4722         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4723                tablename,
4724                (1U << log2qty),
4725                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4726                size);
4727
4728         if (_hash_shift)
4729                 *_hash_shift = log2qty;
4730         if (_hash_mask)
4731                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4732
4733         /*
4734          * If hashdist is set, the table allocation is done with __vmalloc()
4735          * which invokes the kmemleak_alloc() callback. This function may also
4736          * be called before the slab and kmemleak are initialised when
4737          * kmemleak simply buffers the request to be executed later
4738          * (GFP_ATOMIC flag ignored in this case).
4739          */
4740         if (!hashdist)
4741                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4742
4743         return table;
4744 }
4745
4746 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4747 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4748                                                         unsigned long pfn)
4749 {
4750 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4751         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4752 #else
4753         return zone->pageblock_flags;
4754 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4755 }
4756
4757 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4758 {
4759 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4760         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4761         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4762 #else
4763         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4764         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4765 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4766 }
4767
4768 /**
4769  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4770  * @page: The page within the block of interest
4771  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4772  * @end_bitidx: The last bit of interest
4773  * returns pageblock_bits flags
4774  */
4775 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4776                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4777 {
4778         struct zone *zone;
4779         unsigned long *bitmap;
4780         unsigned long pfn, bitidx;
4781         unsigned long flags = 0;
4782         unsigned long value = 1;
4783
4784         zone = page_zone(page);
4785         pfn = page_to_pfn(page);
4786         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4787         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4788
4789         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4790                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4791                         flags |= value;
4792
4793         return flags;
4794 }
4795
4796 /**
4797  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4798  * @page: The page within the block of interest
4799  * @start_bitidx: The first bit of interest
4800  * @end_bitidx: The last bit of interest
4801  * @flags: The flags to set
4802  */
4803 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4804                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4805 {
4806         struct zone *zone;
4807         unsigned long *bitmap;
4808         unsigned long pfn, bitidx;
4809         unsigned long value = 1;
4810
4811         zone = page_zone(page);
4812         pfn = page_to_pfn(page);
4813         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4814         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4815         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4816         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4817
4818         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4819                 if (flags & value)
4820                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4821                 else
4822                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4823 }
4824
4825 /*
4826  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4827  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4828  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4829  */
4830
4831 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4832 {
4833         struct zone *zone;
4834         unsigned long flags;
4835         int ret = -EBUSY;
4836
4837         zone = page_zone(page);
4838         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4839         /*
4840          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4841          */
4842         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4843                 goto out;
4844         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4845         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4846         ret = 0;
4847 out:
4848         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4849         if (!ret)
4850                 drain_all_pages();
4851         return ret;
4852 }
4853
4854 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4855 {
4856         struct zone *zone;
4857         unsigned long flags;
4858         zone = page_zone(page);
4859         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4860         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4861                 goto out;
4862         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4863         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4864 out:
4865         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4866 }
4867
4868 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4869 /*
4870  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4871  */
4872 void
4873 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4874 {
4875         struct page *page;
4876         struct zone *zone;
4877         int order, i;
4878         unsigned long pfn;
4879         unsigned long flags;
4880         /* find the first valid pfn */
4881         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4882                 if (pfn_valid(pfn))
4883                         break;
4884         if (pfn == end_pfn)
4885                 return;
4886         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4887         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4888         pfn = start_pfn;
4889         while (pfn < end_pfn) {
4890                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4891                         pfn++;
4892                         continue;
4893                 }
4894                 page = pfn_to_page(pfn);
4895                 BUG_ON(page_count(page));
4896                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4897                 order = page_order(page);
4898 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4899                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4900                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4901 #endif
4902                 list_del(&page->lru);
4903                 rmv_page_order(page);
4904                 zone->free_area[order].nr_free--;
4905                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4906                                       - (1UL << order));
4907                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4908                         SetPageReserved((page+i));
4909                 pfn += (1 << order);
4910         }
4911         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4912 }
4913 #endif