8f334d339b08b285ecc9df03bb1f5882b9952a7c
[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 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
165 #endif
166
167 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
168
169 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
170 {
171
172         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
173                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
174
175         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
176                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
177 }
178
179 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
180 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
181 {
182         int ret = 0;
183         unsigned seq;
184         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
185
186         do {
187                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
188                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
189                         ret = 1;
190                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
191                         ret = 1;
192         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
193
194         return ret;
195 }
196
197 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
198 {
199         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
200                 return 0;
201         if (zone != page_zone(page))
202                 return 0;
203
204         return 1;
205 }
206 /*
207  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
208  */
209 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
210 {
211         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
212                 return 1;
213         if (!page_is_consistent(zone, page))
214                 return 1;
215
216         return 0;
217 }
218 #else
219 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
220 {
221         return 0;
222 }
223 #endif
224
225 static void bad_page(struct page *page)
226 {
227         static unsigned long resume;
228         static unsigned long nr_shown;
229         static unsigned long nr_unshown;
230
231         /*
232          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
233          * or allow a steady drip of one report per second.
234          */
235         if (nr_shown == 60) {
236                 if (time_before(jiffies, resume)) {
237                         nr_unshown++;
238                         goto out;
239                 }
240                 if (nr_unshown) {
241                         printk(KERN_ALERT
242                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
243                                 nr_unshown);
244                         nr_unshown = 0;
245                 }
246                 nr_shown = 0;
247         }
248         if (nr_shown++ == 0)
249                 resume = jiffies + 60 * HZ;
250
251         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
252                 current->comm, page_to_pfn(page));
253         printk(KERN_ALERT
254                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
255                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
256                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
257
258         dump_stack();
259 out:
260         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
261         __ClearPageBuddy(page);
262         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
263 }
264
265 /*
266  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
267  *
268  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
269  *
270  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
271  *
272  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
273  * the head page (even the head page has this).
274  *
275  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
276  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
277  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
278  */
279
280 static void free_compound_page(struct page *page)
281 {
282         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
283 }
284
285 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
286 {
287         int i;
288         int nr_pages = 1 << order;
289
290         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
291         set_compound_order(page, order);
292         __SetPageHead(page);
293         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
294                 struct page *p = page + i;
295
296                 __SetPageTail(p);
297                 p->first_page = page;
298         }
299 }
300
301 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
302 void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned long order)
303 {
304         int i;
305         int nr_pages = 1 << order;
306         struct page *p = page + 1;
307
308         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
309         set_compound_order(page, order);
310         __SetPageHead(page);
311         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
312                 __SetPageTail(p);
313                 p->first_page = page;
314         }
315 }
316 #endif
317
318 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
319 {
320         int i;
321         int nr_pages = 1 << order;
322         int bad = 0;
323
324         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
325             unlikely(!PageHead(page))) {
326                 bad_page(page);
327                 bad++;
328         }
329
330         __ClearPageHead(page);
331
332         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
333                 struct page *p = page + i;
334
335                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
336                         bad_page(page);
337                         bad++;
338                 }
339                 __ClearPageTail(p);
340         }
341
342         return bad;
343 }
344
345 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
346 {
347         int i;
348
349         /*
350          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
351          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
352          */
353         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
354         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
355                 clear_highpage(page + i);
356 }
357
358 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
359 {
360         set_page_private(page, order);
361         __SetPageBuddy(page);
362 }
363
364 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
365 {
366         __ClearPageBuddy(page);
367         set_page_private(page, 0);
368 }
369
370 /*
371  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
372  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
373  *
374  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
375  * the following equation:
376  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
377  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
378  * 1 buddy is #10:
379  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
380  *
381  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
382  * satisfies the following equation:
383  *     P = B & ~(1 << O)
384  *
385  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
386  */
387 static inline struct page *
388 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
389 {
390         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
391
392         return page + (buddy_idx - page_idx);
393 }
394
395 static inline unsigned long
396 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
397 {
398         return (page_idx & ~(1 << order));
399 }
400
401 /*
402  * This function checks whether a page is free && is the buddy
403  * we can do coalesce a page and its buddy if
404  * (a) the buddy is not in a hole &&
405  * (b) the buddy is in the buddy system &&
406  * (c) a page and its buddy have the same order &&
407  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
408  *
409  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
410  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
411  *
412  * For recording page's order, we use page_private(page).
413  */
414 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
415                                                                 int order)
416 {
417         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
418                 return 0;
419
420         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
421                 return 0;
422
423         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
424                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
425                 return 1;
426         }
427         return 0;
428 }
429
430 /*
431  * Freeing function for a buddy system allocator.
432  *
433  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
434  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
435  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
436  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
437  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
438  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
439  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
440  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
441  * parts of the VM system.
442  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
443  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
444  * order is recorded in page_private(page) field.
445  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
446  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
447  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
448  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
449  * triggers coalescing into a block of larger size.            
450  *
451  * -- wli
452  */
453
454 static inline void __free_one_page(struct page *page,
455                 struct zone *zone, unsigned int order,
456                 int migratetype)
457 {
458         unsigned long page_idx;
459         int order_size = 1 << order;
460
461         if (unlikely(PageCompound(page)))
462                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
463                         return;
464
465         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
466
467         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
468
469         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
470         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
471
472         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
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 static inline int free_pages_check(struct page *page)
497 {
498         free_page_mlock(page);
499         if (unlikely(page_mapcount(page) |
500                 (page->mapping != NULL)  |
501                 (page_count(page) != 0)  |
502                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
503                 bad_page(page);
504                 return 1;
505         }
506         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
507                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
508         return 0;
509 }
510
511 /*
512  * Frees a list of pages. 
513  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
514  * count is the number of pages to free.
515  *
516  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
517  * see if this freeing clears that state.
518  *
519  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
520  * pinned" detection logic.
521  */
522 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
523                                         struct list_head *list, int order)
524 {
525         spin_lock(&zone->lock);
526         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
527         zone->pages_scanned = 0;
528         while (count--) {
529                 struct page *page;
530
531                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
532                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
533                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
534                 list_del(&page->lru);
535                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
536         }
537         spin_unlock(&zone->lock);
538 }
539
540 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
541                                 int migratetype)
542 {
543         spin_lock(&zone->lock);
544         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
545         zone->pages_scanned = 0;
546         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
547         spin_unlock(&zone->lock);
548 }
549
550 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
551 {
552         unsigned long flags;
553         int i;
554         int bad = 0;
555
556         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
557                 bad += free_pages_check(page + i);
558         if (bad)
559                 return;
560
561         if (!PageHighMem(page)) {
562                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
563                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
564                                            PAGE_SIZE << order);
565         }
566         arch_free_page(page, order);
567         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
568
569         local_irq_save(flags);
570         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
571         free_one_page(page_zone(page), page, order,
572                                         get_pageblock_migratetype(page));
573         local_irq_restore(flags);
574 }
575
576 /*
577  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
578  */
579 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
580 {
581         if (order == 0) {
582                 __ClearPageReserved(page);
583                 set_page_count(page, 0);
584                 set_page_refcounted(page);
585                 __free_page(page);
586         } else {
587                 int loop;
588
589                 prefetchw(page);
590                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
591                         struct page *p = &page[loop];
592
593                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
594                                 prefetchw(p + 1);
595                         __ClearPageReserved(p);
596                         set_page_count(p, 0);
597                 }
598
599                 set_page_refcounted(page);
600                 __free_pages(page, order);
601         }
602 }
603
604
605 /*
606  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
607  * Please do not alter this order without good reasons and regression
608  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
609  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
610  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
611  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
612  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
613  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
614  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
615  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
616  *
617  * -- wli
618  */
619 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
620         int low, int high, struct free_area *area,
621         int migratetype)
622 {
623         unsigned long size = 1 << high;
624
625         while (high > low) {
626                 area--;
627                 high--;
628                 size >>= 1;
629                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
630                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
631                 area->nr_free++;
632                 set_page_order(&page[size], high);
633         }
634 }
635
636 /*
637  * This page is about to be returned from the page allocator
638  */
639 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
640 {
641         if (unlikely(page_mapcount(page) |
642                 (page->mapping != NULL)  |
643                 (page_count(page) != 0)  |
644                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
645                 bad_page(page);
646                 return 1;
647         }
648
649         set_page_private(page, 0);
650         set_page_refcounted(page);
651
652         arch_alloc_page(page, order);
653         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
654
655         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
656                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
657
658         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
659                 prep_compound_page(page, order);
660
661         return 0;
662 }
663
664 /*
665  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
666  * the smallest available page from the freelists
667  */
668 static inline
669 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
670                                                 int migratetype)
671 {
672         unsigned int current_order;
673         struct free_area * area;
674         struct page *page;
675
676         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
677         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
678                 area = &(zone->free_area[current_order]);
679                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
680                         continue;
681
682                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
683                                                         struct page, lru);
684                 list_del(&page->lru);
685                 rmv_page_order(page);
686                 area->nr_free--;
687                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
688                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
689                 return page;
690         }
691
692         return NULL;
693 }
694
695
696 /*
697  * This array describes the order lists are fallen back to when
698  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
699  */
700 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
701         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
702         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
703         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
704         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
705 };
706
707 /*
708  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
709  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
710  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
711  */
712 static int move_freepages(struct zone *zone,
713                           struct page *start_page, struct page *end_page,
714                           int migratetype)
715 {
716         struct page *page;
717         unsigned long order;
718         int pages_moved = 0;
719
720 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
721         /*
722          * page_zone is not safe to call in this context when
723          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
724          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
725          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
726          * grouping pages by mobility
727          */
728         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
729 #endif
730
731         for (page = start_page; page <= end_page;) {
732                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
733                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
734
735                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
736                         page++;
737                         continue;
738                 }
739
740                 if (!PageBuddy(page)) {
741                         page++;
742                         continue;
743                 }
744
745                 order = page_order(page);
746                 list_del(&page->lru);
747                 list_add(&page->lru,
748                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
749                 page += 1 << order;
750                 pages_moved += 1 << order;
751         }
752
753         return pages_moved;
754 }
755
756 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
757                                 int migratetype)
758 {
759         unsigned long start_pfn, end_pfn;
760         struct page *start_page, *end_page;
761
762         start_pfn = page_to_pfn(page);
763         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
764         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
765         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
766         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
767
768         /* Do not cross zone boundaries */
769         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
770                 start_page = page;
771         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
772                 return 0;
773
774         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
775 }
776
777 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
778 static inline struct page *
779 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
780 {
781         struct free_area * area;
782         int current_order;
783         struct page *page;
784         int migratetype, i;
785
786         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
787         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
788                                                 --current_order) {
789                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
790                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
791
792                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
793                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
794                                 continue;
795
796                         area = &(zone->free_area[current_order]);
797                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
798                                 continue;
799
800                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
801                                         struct page, lru);
802                         area->nr_free--;
803
804                         /*
805                          * If breaking a large block of pages, move all free
806                          * pages to the preferred allocation list. If falling
807                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
808                          * agressive about taking ownership of free pages
809                          */
810                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
811                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
812                                 unsigned long pages;
813                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
814                                                                 start_migratetype);
815
816                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
817                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
818                                         set_pageblock_migratetype(page,
819                                                                 start_migratetype);
820
821                                 migratetype = start_migratetype;
822                         }
823
824                         /* Remove the page from the freelists */
825                         list_del(&page->lru);
826                         rmv_page_order(page);
827                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
828                                                         -(1UL << order));
829
830                         if (current_order == pageblock_order)
831                                 set_pageblock_migratetype(page,
832                                                         start_migratetype);
833
834                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
835                         return page;
836                 }
837         }
838
839         return NULL;
840 }
841
842 /*
843  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
844  * Call me with the zone->lock already held.
845  */
846 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
847                                                 int migratetype)
848 {
849         struct page *page;
850
851 retry_reserve:
852         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
853
854         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
855                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
856
857                 /*
858                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
859                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
860                  * and we want just one call site
861                  */
862                 if (!page) {
863                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
864                         goto retry_reserve;
865                 }
866         }
867
868         return page;
869 }
870
871 /* 
872  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
873  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
874  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
875  */
876 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
877                         unsigned long count, struct list_head *list,
878                         int migratetype)
879 {
880         int i;
881         
882         spin_lock(&zone->lock);
883         for (i = 0; i < count; ++i) {
884                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
885                 if (unlikely(page == NULL))
886                         break;
887
888                 /*
889                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
890                  * in physical page order. The page is added to the callers and
891                  * list and the list head then moves forward. From the callers
892                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
893                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
894                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
895                  * properly.
896                  */
897                 list_add(&page->lru, list);
898                 set_page_private(page, migratetype);
899                 list = &page->lru;
900         }
901         spin_unlock(&zone->lock);
902         return i;
903 }
904
905 #ifdef CONFIG_NUMA
906 /*
907  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
908  * currently executing processor on remote nodes after they have
909  * expired.
910  *
911  * Note that this function must be called with the thread pinned to
912  * a single processor.
913  */
914 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
915 {
916         unsigned long flags;
917         int to_drain;
918
919         local_irq_save(flags);
920         if (pcp->count >= pcp->batch)
921                 to_drain = pcp->batch;
922         else
923                 to_drain = pcp->count;
924         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
925         pcp->count -= to_drain;
926         local_irq_restore(flags);
927 }
928 #endif
929
930 /*
931  * Drain pages of the indicated processor.
932  *
933  * The processor must either be the current processor and the
934  * thread pinned to the current processor or a processor that
935  * is not online.
936  */
937 static void drain_pages(unsigned int cpu)
938 {
939         unsigned long flags;
940         struct zone *zone;
941
942         for_each_populated_zone(zone) {
943                 struct per_cpu_pageset *pset;
944                 struct per_cpu_pages *pcp;
945
946                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
947
948                 pcp = &pset->pcp;
949                 local_irq_save(flags);
950                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
951                 pcp->count = 0;
952                 local_irq_restore(flags);
953         }
954 }
955
956 /*
957  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
958  */
959 void drain_local_pages(void *arg)
960 {
961         drain_pages(smp_processor_id());
962 }
963
964 /*
965  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
966  */
967 void drain_all_pages(void)
968 {
969         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
970 }
971
972 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
973
974 void mark_free_pages(struct zone *zone)
975 {
976         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
977         unsigned long flags;
978         int order, t;
979         struct list_head *curr;
980
981         if (!zone->spanned_pages)
982                 return;
983
984         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
985
986         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
987         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
988                 if (pfn_valid(pfn)) {
989                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
990
991                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
992                                 swsusp_unset_page_free(page);
993                 }
994
995         for_each_migratetype_order(order, t) {
996                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
997                         unsigned long i;
998
999                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1000                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1001                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1002                 }
1003         }
1004         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1005 }
1006 #endif /* CONFIG_PM */
1007
1008 /*
1009  * Free a 0-order page
1010  */
1011 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1012 {
1013         struct zone *zone = page_zone(page);
1014         struct per_cpu_pages *pcp;
1015         unsigned long flags;
1016
1017         if (PageAnon(page))
1018                 page->mapping = NULL;
1019         if (free_pages_check(page))
1020                 return;
1021
1022         if (!PageHighMem(page)) {
1023                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1024                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1025         }
1026         arch_free_page(page, 0);
1027         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1028
1029         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1030         local_irq_save(flags);
1031         __count_vm_event(PGFREE);
1032         if (cold)
1033                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1034         else
1035                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1036         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1037         pcp->count++;
1038         if (pcp->count >= pcp->high) {
1039                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1040                 pcp->count -= pcp->batch;
1041         }
1042         local_irq_restore(flags);
1043         put_cpu();
1044 }
1045
1046 void free_hot_page(struct page *page)
1047 {
1048         free_hot_cold_page(page, 0);
1049 }
1050         
1051 void free_cold_page(struct page *page)
1052 {
1053         free_hot_cold_page(page, 1);
1054 }
1055
1056 /*
1057  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1058  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1059  * Each sub-page must be freed individually.
1060  *
1061  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1062  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1063  */
1064 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1065 {
1066         int i;
1067
1068         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1069         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1070         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1071                 set_page_refcounted(page + i);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1076  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1077  * or two.
1078  */
1079 static inline
1080 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1081                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1082                         int migratetype)
1083 {
1084         unsigned long flags;
1085         struct page *page;
1086         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1087         int cpu;
1088
1089 again:
1090         cpu  = get_cpu();
1091         if (likely(order == 0)) {
1092                 struct per_cpu_pages *pcp;
1093
1094                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1095                 local_irq_save(flags);
1096                 if (!pcp->count) {
1097                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1098                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1099                         if (unlikely(!pcp->count))
1100                                 goto failed;
1101                 }
1102
1103                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1104                 if (cold) {
1105                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1106                                 if (page_private(page) == migratetype)
1107                                         break;
1108                 } else {
1109                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1110                                 if (page_private(page) == migratetype)
1111                                         break;
1112                 }
1113
1114                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1115                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1116                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1117                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1118                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1119                 }
1120
1121                 list_del(&page->lru);
1122                 pcp->count--;
1123         } else {
1124                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1125                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1126                 spin_unlock(&zone->lock);
1127                 if (!page)
1128                         goto failed;
1129         }
1130
1131         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1132         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1133         local_irq_restore(flags);
1134         put_cpu();
1135
1136         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1137         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1138                 goto again;
1139         return page;
1140
1141 failed:
1142         local_irq_restore(flags);
1143         put_cpu();
1144         return NULL;
1145 }
1146
1147 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
1148 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
1149 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
1150 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
1151 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1152 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1153 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1154
1155 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1156
1157 static struct fail_page_alloc_attr {
1158         struct fault_attr attr;
1159
1160         u32 ignore_gfp_highmem;
1161         u32 ignore_gfp_wait;
1162         u32 min_order;
1163
1164 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1165
1166         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1167         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1168         struct dentry *min_order_file;
1169
1170 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1171
1172 } fail_page_alloc = {
1173         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1174         .ignore_gfp_wait = 1,
1175         .ignore_gfp_highmem = 1,
1176         .min_order = 1,
1177 };
1178
1179 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1180 {
1181         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1182 }
1183 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1184
1185 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1186 {
1187         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1188                 return 0;
1189         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1190                 return 0;
1191         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1192                 return 0;
1193         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1194                 return 0;
1195
1196         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1197 }
1198
1199 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1200
1201 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1202 {
1203         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1204         struct dentry *dir;
1205         int err;
1206
1207         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1208                                        "fail_page_alloc");
1209         if (err)
1210                 return err;
1211         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1212
1213         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1214                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1215                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1216
1217         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1218                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1219                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1220         fail_page_alloc.min_order_file =
1221                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1222                                    &fail_page_alloc.min_order);
1223
1224         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1225             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1226             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1227                 err = -ENOMEM;
1228                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1229                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1230                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1231                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1232         }
1233
1234         return err;
1235 }
1236
1237 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1238
1239 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1240
1241 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1242
1243 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1244 {
1245         return 0;
1246 }
1247
1248 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1249
1250 /*
1251  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1252  * of the allocation.
1253  */
1254 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1255                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1256 {
1257         /* free_pages my go negative - that's OK */
1258         long min = mark;
1259         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1260         int o;
1261
1262         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1263                 min -= min / 2;
1264         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1265                 min -= min / 4;
1266
1267         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1268                 return 0;
1269         for (o = 0; o < order; o++) {
1270                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1271                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1272
1273                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1274                 min >>= 1;
1275
1276                 if (free_pages <= min)
1277                         return 0;
1278         }
1279         return 1;
1280 }
1281
1282 #ifdef CONFIG_NUMA
1283 /*
1284  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1285  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1286  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1287  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1288  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1289  *
1290  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1291  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1292  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1293  *
1294  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1295  * nothing and returns NULL.
1296  *
1297  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1298  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1299  *
1300  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1301  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1302  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1303  * quickly as we can.
1304  */
1305 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1306 {
1307         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1308         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1309
1310         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1311         if (!zlc)
1312                 return NULL;
1313
1314         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1315                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1316                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1317         }
1318
1319         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1320                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1321                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1322         return allowednodes;
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1327  * if it is worth looking at further for free memory:
1328  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1329  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1330  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1331  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1332  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1333  * else return false (zero) if it is not.
1334  *
1335  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1336  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1337  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1338  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1339  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1340  * into the second scan of the zonelist.
1341  *
1342  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1343  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1344  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1345  * unturned looking for a free page.
1346  */
1347 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1348                                                 nodemask_t *allowednodes)
1349 {
1350         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1351         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1352         int n;                          /* node that zone *z is on */
1353
1354         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1355         if (!zlc)
1356                 return 1;
1357
1358         i = z - zonelist->_zonerefs;
1359         n = zlc->z_to_n[i];
1360
1361         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1362         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1363 }
1364
1365 /*
1366  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1367  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1368  * from that zone don't waste time re-examining it.
1369  */
1370 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1371 {
1372         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1373         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1374
1375         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1376         if (!zlc)
1377                 return;
1378
1379         i = z - zonelist->_zonerefs;
1380
1381         set_bit(i, zlc->fullzones);
1382 }
1383
1384 #else   /* CONFIG_NUMA */
1385
1386 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1387 {
1388         return NULL;
1389 }
1390
1391 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1392                                 nodemask_t *allowednodes)
1393 {
1394         return 1;
1395 }
1396
1397 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1398 {
1399 }
1400 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1401
1402 /*
1403  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1404  * a page.
1405  */
1406 static struct page *
1407 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1408                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1409                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1410 {
1411         struct zoneref *z;
1412         struct page *page = NULL;
1413         int classzone_idx;
1414         struct zone *zone;
1415         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1416         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1417         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1418
1419         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1420                 return NULL;
1421
1422         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1423 zonelist_scan:
1424         /*
1425          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1426          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1427          */
1428         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1429                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1430                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1431                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1432                                 continue;
1433                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1434                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1435                                 goto try_next_zone;
1436
1437                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1438                         unsigned long mark;
1439                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1440                                 mark = zone->pages_min;
1441                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1442                                 mark = zone->pages_low;
1443                         else
1444                                 mark = zone->pages_high;
1445                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1446                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1447                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1448                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1449                                         goto this_zone_full;
1450                         }
1451                 }
1452
1453                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1454                                                 gfp_mask, migratetype);
1455                 if (page)
1456                         break;
1457 this_zone_full:
1458                 if (NUMA_BUILD)
1459                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1460 try_next_zone:
1461                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1462                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1463                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1464                         zlc_active = 1;
1465                         did_zlc_setup = 1;
1466                 }
1467         }
1468
1469         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1470                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1471                 zlc_active = 0;
1472                 goto zonelist_scan;
1473         }
1474         return page;
1475 }
1476
1477 static inline int
1478 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1479                                 unsigned long pages_reclaimed)
1480 {
1481         /* Do not loop if specifically requested */
1482         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1483                 return 0;
1484
1485         /*
1486          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1487          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1488          * implementations.
1489          */
1490         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1491                 return 1;
1492
1493         /*
1494          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1495          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1496          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1497          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1498          * allocation still fails, we stop retrying.
1499          */
1500         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1501                 return 1;
1502
1503         /*
1504          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1505          * explicitly requests that.
1506          */
1507         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1508                 return 1;
1509
1510         return 0;
1511 }
1512
1513 static inline struct page *
1514 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1515         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1516         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1517         int migratetype)
1518 {
1519         struct page *page;
1520
1521         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1522         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1523                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1524                 return NULL;
1525         }
1526
1527         /*
1528          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1529          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1530          * we're still under heavy pressure.
1531          */
1532         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1533                 order, zonelist, high_zoneidx,
1534                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1535                 preferred_zone, migratetype);
1536         if (page)
1537                 goto out;
1538
1539         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1540         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1541                 goto out;
1542
1543         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1544         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1545
1546 out:
1547         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1548         return page;
1549 }
1550
1551 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1552 static inline struct page *
1553 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1554         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1555         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1556         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1557 {
1558         struct page *page = NULL;
1559         struct reclaim_state reclaim_state;
1560         struct task_struct *p = current;
1561
1562         cond_resched();
1563
1564         /* We now go into synchronous reclaim */
1565         cpuset_memory_pressure_bump();
1566
1567         /*
1568          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1569          */
1570         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1571         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1572         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1573         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1574
1575         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1576
1577         p->reclaim_state = NULL;
1578         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1579         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1580
1581         cond_resched();
1582
1583         if (order != 0)
1584                 drain_all_pages();
1585
1586         if (likely(*did_some_progress))
1587                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1588                                         zonelist, high_zoneidx,
1589                                         alloc_flags, preferred_zone,
1590                                         migratetype);
1591         return page;
1592 }
1593
1594 /*
1595  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1596  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1597  */
1598 static inline struct page *
1599 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1600         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1601         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1602         int migratetype)
1603 {
1604         struct page *page;
1605
1606         do {
1607                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1608                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1609                         preferred_zone, migratetype);
1610
1611                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1612                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1613         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1614
1615         return page;
1616 }
1617
1618 static inline
1619 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1620                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1621 {
1622         struct zoneref *z;
1623         struct zone *zone;
1624
1625         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1626                 wakeup_kswapd(zone, order);
1627 }
1628
1629 static inline int
1630 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1631 {
1632         struct task_struct *p = current;
1633         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1634         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1635
1636         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1637         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1638
1639         /*
1640          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1641          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1642          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1643          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1644          */
1645         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1646
1647         if (!wait) {
1648                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1649                 /*
1650                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1651                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1652                  */
1653                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1654         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1655                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1656
1657         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1658                 if (!in_interrupt() &&
1659                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1660                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1661                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1662         }
1663
1664         return alloc_flags;
1665 }
1666
1667 static inline struct page *
1668 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1669         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1670         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1671         int migratetype)
1672 {
1673         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1674         struct page *page = NULL;
1675         int alloc_flags;
1676         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1677         unsigned long did_some_progress;
1678         struct task_struct *p = current;
1679
1680         /*
1681          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1682          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1683          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1684          * using a larger set of nodes after it has established that the
1685          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1686          * over allocated.
1687          */
1688         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1689                 goto nopage;
1690
1691         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1692
1693         /*
1694          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1695          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1696          * to how we want to proceed.
1697          */
1698         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1699
1700 restart:
1701         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1702         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1703                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1704                         preferred_zone, migratetype);
1705         if (page)
1706                 goto got_pg;
1707
1708 rebalance:
1709         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1710         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1711                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1712                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1713                                 preferred_zone, migratetype);
1714                 if (page)
1715                         goto got_pg;
1716         }
1717
1718         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1719         if (!wait)
1720                 goto nopage;
1721
1722         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1723         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1724                 goto nopage;
1725
1726         /* Try direct reclaim and then allocating */
1727         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1728                                         zonelist, high_zoneidx,
1729                                         nodemask,
1730                                         alloc_flags, preferred_zone,
1731                                         migratetype, &did_some_progress);
1732         if (page)
1733                 goto got_pg;
1734
1735         /*
1736          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1737          * running out of options and have to consider going OOM
1738          */
1739         if (!did_some_progress) {
1740                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1741                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1742                                         zonelist, high_zoneidx,
1743                                         nodemask, preferred_zone,
1744                                         migratetype);
1745                         if (page)
1746                                 goto got_pg;
1747
1748                         /*
1749                          * The OOM killer does not trigger for high-order allocations
1750                          * but if no progress is being made, there are no other
1751                          * options and retrying is unlikely to help
1752                          */
1753                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1754                                 goto nopage;
1755
1756                         goto restart;
1757                 }
1758         }
1759
1760         /* Check if we should retry the allocation */
1761         pages_reclaimed += did_some_progress;
1762         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1763                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1764                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1765                 goto rebalance;
1766         }
1767
1768 nopage:
1769         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1770                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1771                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1772                         p->comm, order, gfp_mask);
1773                 dump_stack();
1774                 show_mem();
1775         }
1776 got_pg:
1777         return page;
1778
1779 }
1780
1781 /*
1782  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1783  */
1784 struct page *
1785 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1786                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1787 {
1788         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1789         struct zone *preferred_zone;
1790         struct page *page;
1791         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1792
1793         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1794
1795         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1796
1797         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1798                 return NULL;
1799
1800         /*
1801          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1802          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1803          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1804          */
1805         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1806                 return NULL;
1807
1808         /* The preferred zone is used for statistics later */
1809         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1810         if (!preferred_zone)
1811                 return NULL;
1812
1813         /* First allocation attempt */
1814         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1815                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1816                         preferred_zone, migratetype);
1817         if (unlikely(!page))
1818                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1819                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1820                                 preferred_zone, migratetype);
1821
1822         return page;
1823 }
1824 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1825
1826 /*
1827  * Common helper functions.
1828  */
1829 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1830 {
1831         struct page * page;
1832         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1833         if (!page)
1834                 return 0;
1835         return (unsigned long) page_address(page);
1836 }
1837
1838 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1839
1840 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1841 {
1842         struct page * page;
1843
1844         /*
1845          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1846          * a highmem page
1847          */
1848         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1849
1850         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1851         if (page)
1852                 return (unsigned long) page_address(page);
1853         return 0;
1854 }
1855
1856 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1857
1858 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1859 {
1860         int i = pagevec_count(pvec);
1861
1862         while (--i >= 0)
1863                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1864 }
1865
1866 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1867 {
1868         if (put_page_testzero(page)) {
1869                 if (order == 0)
1870                         free_hot_page(page);
1871                 else
1872                         __free_pages_ok(page, order);
1873         }
1874 }
1875
1876 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1877
1878 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1879 {
1880         if (addr != 0) {
1881                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1882                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1883         }
1884 }
1885
1886 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1887
1888 /**
1889  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1890  * @size: the number of bytes to allocate
1891  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1892  *
1893  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1894  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1895  * allocate memory in power-of-two pages.
1896  *
1897  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1898  *
1899  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1900  */
1901 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1902 {
1903         unsigned int order = get_order(size);
1904         unsigned long addr;
1905
1906         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1907         if (addr) {
1908                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1909                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1910
1911                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1912                 while (used < alloc_end) {
1913                         free_page(used);
1914                         used += PAGE_SIZE;
1915                 }
1916         }
1917
1918         return (void *)addr;
1919 }
1920 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1921
1922 /**
1923  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1924  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1925  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1926  *
1927  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1928  */
1929 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1930 {
1931         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1932         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1933
1934         while (addr < end) {
1935                 free_page(addr);
1936                 addr += PAGE_SIZE;
1937         }
1938 }
1939 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1940
1941 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1942 {
1943         struct zoneref *z;
1944         struct zone *zone;
1945
1946         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1947         unsigned int sum = 0;
1948
1949         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1950
1951         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1952                 unsigned long size = zone->present_pages;
1953                 unsigned long high = zone->pages_high;
1954                 if (size > high)
1955                         sum += size - high;
1956         }
1957
1958         return sum;
1959 }
1960
1961 /*
1962  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1963  */
1964 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1965 {
1966         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1967 }
1968 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1969
1970 /*
1971  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1972  */
1973 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1974 {
1975         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1976 }
1977
1978 static inline void show_node(struct zone *zone)
1979 {
1980         if (NUMA_BUILD)
1981                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1982 }
1983
1984 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1985 {
1986         val->totalram = totalram_pages;
1987         val->sharedram = 0;
1988         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1989         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1990         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1991         val->freehigh = nr_free_highpages();
1992         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1993 }
1994
1995 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1996
1997 #ifdef CONFIG_NUMA
1998 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1999 {
2000         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2001
2002         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2003         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2004 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2005         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2006         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2007                         NR_FREE_PAGES);
2008 #else
2009         val->totalhigh = 0;
2010         val->freehigh = 0;
2011 #endif
2012         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2013 }
2014 #endif
2015
2016 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2017
2018 /*
2019  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2020  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2021  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2022  */
2023 void show_free_areas(void)
2024 {
2025         int cpu;
2026         struct zone *zone;
2027
2028         for_each_populated_zone(zone) {
2029                 show_node(zone);
2030                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2031
2032                 for_each_online_cpu(cpu) {
2033                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2034
2035                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2036
2037                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2038                                cpu, pageset->pcp.high,
2039                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2040                 }
2041         }
2042
2043         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2044                 " inactive_file:%lu"
2045 //TODO:  check/adjust line lengths
2046 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2047                 " unevictable:%lu"
2048 #endif
2049                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2050                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2051                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2052                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2053                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2054                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2055 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2056                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2057 #endif
2058                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2059                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2060                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2061                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2062                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2063                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2064                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2065                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2066                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2067
2068         for_each_populated_zone(zone) {
2069                 int i;
2070
2071                 show_node(zone);
2072                 printk("%s"
2073                         " free:%lukB"
2074                         " min:%lukB"
2075                         " low:%lukB"
2076                         " high:%lukB"
2077                         " active_anon:%lukB"
2078                         " inactive_anon:%lukB"
2079                         " active_file:%lukB"
2080                         " inactive_file:%lukB"
2081 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2082                         " unevictable:%lukB"
2083 #endif
2084                         " present:%lukB"
2085                         " pages_scanned:%lu"
2086                         " all_unreclaimable? %s"
2087                         "\n",
2088                         zone->name,
2089                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2090                         K(zone->pages_min),
2091                         K(zone->pages_low),
2092                         K(zone->pages_high),
2093                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2094                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2095                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2096                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2097 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2098                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2099 #endif
2100                         K(zone->present_pages),
2101                         zone->pages_scanned,
2102                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2103                         );
2104                 printk("lowmem_reserve[]:");
2105                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2106                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2107                 printk("\n");
2108         }
2109
2110         for_each_populated_zone(zone) {
2111                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2112
2113                 show_node(zone);
2114                 printk("%s: ", zone->name);
2115
2116                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2117                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2118                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2119                         total += nr[order] << order;
2120                 }
2121                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2122                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2123                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2124                 printk("= %lukB\n", K(total));
2125         }
2126
2127         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2128
2129         show_swap_cache_info();
2130 }
2131
2132 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2133 {
2134         zoneref->zone = zone;
2135         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2136 }
2137
2138 /*
2139  * Builds allocation fallback zone lists.
2140  *
2141  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2142  */
2143 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2144                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2145 {
2146         struct zone *zone;
2147
2148         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2149         zone_type++;
2150
2151         do {
2152                 zone_type--;
2153                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2154                 if (populated_zone(zone)) {
2155                         zoneref_set_zone(zone,
2156                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2157                         check_highest_zone(zone_type);
2158                 }
2159
2160         } while (zone_type);
2161         return nr_zones;
2162 }
2163
2164
2165 /*
2166  *  zonelist_order:
2167  *  0 = automatic detection of better ordering.
2168  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2169  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2170  *
2171  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2172  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2173  */
2174 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2175 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2176 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2177
2178 /* zonelist order in the kernel.
2179  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2180  */
2181 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2182 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2183
2184
2185 #ifdef CONFIG_NUMA
2186 /* The value user specified ....changed by config */
2187 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2188 /* string for sysctl */
2189 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2190 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2191
2192 /*
2193  * interface for configure zonelist ordering.
2194  * command line option "numa_zonelist_order"
2195  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2196  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2197  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2198  */
2199
2200 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2201 {
2202         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2203                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2204         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2205                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2206         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2207                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2208         } else {
2209                 printk(KERN_WARNING
2210                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2211                         "%s\n", s);
2212                 return -EINVAL;
2213         }
2214         return 0;
2215 }
2216
2217 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2218 {
2219         if (s)
2220                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2221         return 0;
2222 }
2223 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2224
2225 /*
2226  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2227  */
2228 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2229                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2230                 loff_t *ppos)
2231 {
2232         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2233         int ret;
2234
2235         if (write)
2236                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2237                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2238         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2239         if (ret)
2240                 return ret;
2241         if (write) {
2242                 int oldval = user_zonelist_order;
2243                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2244                         /*
2245                          * bogus value.  restore saved string
2246                          */
2247                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2248                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2249                         user_zonelist_order = oldval;
2250                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2251                         build_all_zonelists();
2252         }
2253         return 0;
2254 }
2255
2256
2257 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
2258 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2259
2260 /**
2261  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2262  * @node: node whose fallback list we're appending
2263  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2264  *
2265  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2266  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2267  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2268  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2269  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2270  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2271  * on them otherwise.
2272  * It returns -1 if no node is found.
2273  */
2274 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2275 {
2276         int n, val;
2277         int min_val = INT_MAX;
2278         int best_node = -1;
2279         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2280
2281         /* Use the local node if we haven't already */
2282         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2283                 node_set(node, *used_node_mask);
2284                 return node;
2285         }
2286
2287         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2288
2289                 /* Don't want a node to appear more than once */
2290                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2291                         continue;
2292
2293                 /* Use the distance array to find the distance */
2294                 val = node_distance(node, n);
2295
2296                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2297                 val += (n < node);
2298
2299                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2300                 tmp = cpumask_of_node(n);
2301                 if (!cpumask_empty(tmp))
2302                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2303
2304                 /* Slight preference for less loaded node */
2305                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2306                 val += node_load[n];
2307
2308                 if (val < min_val) {
2309                         min_val = val;
2310                         best_node = n;
2311                 }
2312         }
2313
2314         if (best_node >= 0)
2315                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2316
2317         return best_node;
2318 }
2319
2320
2321 /*
2322  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2323  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2324  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2325  */
2326 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2327 {
2328         int j;
2329         struct zonelist *zonelist;
2330
2331         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2332         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2333                 ;
2334         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2335                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2336         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2337         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2338 }
2339
2340 /*
2341  * Build gfp_thisnode zonelists
2342  */
2343 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2344 {
2345         int j;
2346         struct zonelist *zonelist;
2347
2348         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2349         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2350         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2351         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2352 }
2353
2354 /*
2355  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2356  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2357  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2358  * may still exist in local DMA zone.
2359  */
2360 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2361
2362 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2363 {
2364         int pos, j, node;
2365         int zone_type;          /* needs to be signed */
2366         struct zone *z;
2367         struct zonelist *zonelist;
2368
2369         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2370         pos = 0;
2371         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2372                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2373                         node = node_order[j];
2374                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2375                         if (populated_zone(z)) {
2376                                 zoneref_set_zone(z,
2377                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2378                                 check_highest_zone(zone_type);
2379                         }
2380                 }
2381         }
2382         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2383         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2384 }
2385
2386 static int default_zonelist_order(void)
2387 {
2388         int nid, zone_type;
2389         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2390         struct zone *z;
2391         int average_size;
2392         /*
2393          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2394          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2395          * into OOM very easily.
2396          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2397          */
2398         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2399         low_kmem_size = 0;
2400         total_size = 0;
2401         for_each_online_node(nid) {
2402                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2403                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2404                         if (populated_zone(z)) {
2405                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2406                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2407                                 total_size += z->present_pages;
2408                         }
2409                 }
2410         }
2411         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2412             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2413                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2414         /*
2415          * look into each node's config.
2416          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2417          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2418          */
2419         average_size = total_size /
2420                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2421         for_each_online_node(nid) {
2422                 low_kmem_size = 0;
2423                 total_size = 0;
2424                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2425                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2426                         if (populated_zone(z)) {
2427                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2428                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2429                                 total_size += z->present_pages;
2430                         }
2431                 }
2432                 if (low_kmem_size &&
2433                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2434                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2435                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2436         }
2437         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2438 }
2439
2440 static void set_zonelist_order(void)
2441 {
2442         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2443                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2444         else
2445                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2446 }
2447
2448 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2449 {
2450         int j, node, load;
2451         enum zone_type i;
2452         nodemask_t used_mask;
2453         int local_node, prev_node;
2454         struct zonelist *zonelist;
2455         int order = current_zonelist_order;
2456
2457         /* initialize zonelists */
2458         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2459                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2460                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2461                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2462         }
2463
2464         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2465         local_node = pgdat->node_id;
2466         load = num_online_nodes();
2467         prev_node = local_node;
2468         nodes_clear(used_mask);
2469
2470         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2471         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2472         j = 0;
2473
2474         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2475                 int distance = node_distance(local_node, node);
2476
2477                 /*
2478                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2479                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2480                  */
2481                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2482                         zone_reclaim_mode = 1;
2483
2484                 /*
2485                  * We don't want to pressure a particular node.
2486                  * So adding penalty to the first node in same
2487                  * distance group to make it round-robin.
2488                  */
2489                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2490                         node_load[node] = load;
2491
2492                 prev_node = node;
2493                 load--;
2494                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2495                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2496                 else
2497                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2498         }
2499
2500         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2501                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2502                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2503         }
2504
2505         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2506 }
2507
2508 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2509 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2510 {
2511         struct zonelist *zonelist;
2512         struct zonelist_cache *zlc;
2513         struct zoneref *z;
2514
2515         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2516         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2517         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2518         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2519                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2520 }
2521
2522
2523 #else   /* CONFIG_NUMA */
2524
2525 static void set_zonelist_order(void)
2526 {
2527         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2528 }
2529
2530 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2531 {
2532         int node, local_node;
2533         enum zone_type j;
2534         struct zonelist *zonelist;
2535
2536         local_node = pgdat->node_id;
2537
2538         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2539         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2540
2541         /*
2542          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2543          * of all the other nodes.
2544          * We don't want to pressure a particular node, so when
2545          * building the zones for node N, we make sure that the
2546          * zones coming right after the local ones are those from
2547          * node N+1 (modulo N)
2548          */
2549         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2550                 if (!node_online(node))
2551                         continue;
2552                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2553                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2554         }
2555         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2556                 if (!node_online(node))
2557                         continue;
2558                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2559                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2560         }
2561
2562         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2563         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2564 }
2565
2566 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2567 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2568 {
2569         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2570 }
2571
2572 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2573
2574 /* return values int ....just for stop_machine() */
2575 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2576 {
2577         int nid;
2578
2579         for_each_online_node(nid) {
2580                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2581
2582                 build_zonelists(pgdat);
2583                 build_zonelist_cache(pgdat);
2584         }
2585         return 0;
2586 }
2587
2588 void build_all_zonelists(void)
2589 {
2590         set_zonelist_order();
2591
2592         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2593                 __build_all_zonelists(NULL);
2594                 mminit_verify_zonelist();
2595                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2596         } else {
2597                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2598                    of zonelist */
2599                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2600                 /* cpuset refresh routine should be here */
2601         }
2602         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2603         /*
2604          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2605          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2606          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2607          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2608          * disabled and enable it later
2609          */
2610         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2611                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2612         else
2613                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2614
2615         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2616                 "Total pages: %ld\n",
2617                         num_online_nodes(),
2618                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2619                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2620                         vm_total_pages);
2621 #ifdef CONFIG_NUMA
2622         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2623 #endif
2624 }
2625
2626 /*
2627  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2628  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2629  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2630  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2631  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2632  * conservative, even though it seems large.
2633  *
2634  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2635  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2636  */
2637 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2638
2639 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2640 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2641 {
2642         unsigned long size = 1;
2643
2644         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2645
2646         while (size < pages)
2647                 size <<= 1;
2648
2649         /*
2650          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2651          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2652          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2653          */
2654         size = min(size, 4096UL);
2655
2656         return max(size, 4UL);
2657 }
2658 #else
2659 /*
2660  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2661  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2662  *
2663  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2664  *
2665  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2666  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2667  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2668  *
2669  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2670  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2671  *
2672  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2673  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2674  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2675  */
2676 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2677 {
2678         return 4096UL;
2679 }
2680 #endif
2681
2682 /*
2683  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2684  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2685  * hash function before the remainder is taken.
2686  */
2687 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2688 {
2689         return ffz(~size);
2690 }
2691
2692 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2693
2694 /*
2695  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2696  * of blocks reserved is based on zone->pages_min. The memory within the
2697  * reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2698  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2699  * blocks as reclaim kicks in
2700  */
2701 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2702 {
2703         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2704         struct page *page;
2705         unsigned long reserve, block_migratetype;
2706
2707         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2708         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2709         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2710         reserve = roundup(zone->pages_min, pageblock_nr_pages) >>
2711                                                         pageblock_order;
2712
2713         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2714                 if (!pfn_valid(pfn))
2715                         continue;
2716                 page = pfn_to_page(pfn);
2717
2718                 /* Watch out for overlapping nodes */
2719                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2720                         continue;
2721
2722                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2723                 if (PageReserved(page))
2724                         continue;
2725
2726                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2727
2728                 /* If this block is reserved, account for it */
2729                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2730                         reserve--;
2731                         continue;
2732                 }
2733
2734                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2735                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2736                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2737                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2738                         reserve--;
2739                         continue;
2740                 }
2741
2742                 /*
2743                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2744                  * take it back
2745                  */
2746                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2747                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2748                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2749                 }
2750         }
2751 }
2752
2753 /*
2754  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2755  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2756  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2757  */
2758 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2759                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2760 {
2761         struct page *page;
2762         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2763         unsigned long pfn;
2764         struct zone *z;
2765
2766         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2767                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2768
2769         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2770         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2771                 /*
2772                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2773                  * handed to this function.  They do not
2774                  * exist on hotplugged memory.
2775                  */
2776                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2777                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2778                                 continue;
2779                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2780                                 continue;
2781                 }
2782                 page = pfn_to_page(pfn);
2783                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2784                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2785                 init_page_count(page);
2786                 reset_page_mapcount(page);
2787                 SetPageReserved(page);
2788                 /*
2789                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2790                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2791                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2792                  * the address space during boot when many long-lived
2793                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2794                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2795                  * setup_zone_migrate_reserve()
2796                  *
2797                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2798                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2799                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2800                  * pfn out of zone.
2801                  */
2802                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2803                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2804                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2805                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2806
2807                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2808 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2809                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2810                 if (!is_highmem_idx(zone))
2811                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2812 #endif
2813         }
2814 }
2815
2816 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2817 {
2818         int order, t;
2819         for_each_migratetype_order(order, t) {
2820                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2821                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2822         }
2823 }
2824
2825 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2826 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2827         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2828 #endif
2829
2830 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2831 {
2832 #ifdef CONFIG_MMU
2833         int batch;
2834
2835         /*
2836          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2837          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2838          *
2839          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2840          */
2841         batch = zone->present_pages / 1024;
2842         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2843                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2844         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2845         if (batch < 1)
2846                 batch = 1;
2847
2848         /*
2849          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2850          * of 2 value was found to be more likely to have
2851          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2852          *
2853          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2854          * batches of pages, one task can end up with a lot
2855          * of pages of one half of the possible page colors
2856          * and the other with pages of the other colors.
2857          */
2858         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2859
2860         return batch;
2861
2862 #else
2863         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2864          * conditions.
2865          *
2866          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2867          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2868          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2869          *
2870          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2871          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2872          * can be a significant delay between the individual batches being
2873          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2874          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2875          */
2876         return 0;
2877 #endif
2878 }
2879
2880 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2881 {
2882         struct per_cpu_pages *pcp;
2883
2884         memset(p, 0, sizeof(*p));
2885
2886         pcp = &p->pcp;
2887         pcp->count = 0;
2888         pcp->high = 6 * batch;
2889         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2890         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2891 }
2892
2893 /*
2894  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2895  * to the value high for the pageset p.
2896  */
2897
2898 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2899                                 unsigned long high)
2900 {
2901         struct per_cpu_pages *pcp;
2902
2903         pcp = &p->pcp;
2904         pcp->high = high;
2905         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2906         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2907                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2908 }
2909
2910
2911 #ifdef CONFIG_NUMA
2912 /*
2913  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2914  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2915  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2916  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2917  * with interrupts disabled.
2918  *
2919  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2920  *
2921  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2922  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2923  * hotplugged processors.
2924  *
2925  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2926  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2927  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2928  */
2929 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2930
2931 /*
2932  * Dynamically allocate memory for the
2933  * per cpu pageset array in struct zone.
2934  */
2935 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2936 {
2937         struct zone *zone, *dzone;
2938         int node = cpu_to_node(cpu);
2939
2940         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2941
2942         for_each_populated_zone(zone) {
2943                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2944                                          GFP_KERNEL, node);
2945                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2946                         goto bad;
2947
2948                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2949
2950                 if (percpu_pagelist_fraction)
2951                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2952                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2953         }
2954
2955         return 0;
2956 bad:
2957         for_each_zone(dzone) {
2958                 if (!populated_zone(dzone))
2959                         continue;
2960                 if (dzone == zone)
2961                         break;
2962                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2963                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2964         }
2965         return -ENOMEM;
2966 }
2967
2968 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2969 {
2970         struct zone *zone;
2971
2972         for_each_zone(zone) {
2973                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2974
2975                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2976                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2977                         kfree(pset);
2978                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2979         }
2980 }
2981
2982 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2983                 unsigned long action,
2984                 void *hcpu)
2985 {
2986         int cpu = (long)hcpu;
2987         int ret = NOTIFY_OK;
2988
2989         switch (action) {
2990         case CPU_UP_PREPARE:
2991         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2992                 if (process_zones(cpu))
2993                         ret = NOTIFY_BAD;
2994                 break;
2995         case CPU_UP_CANCELED:
2996         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2997         case CPU_DEAD:
2998         case CPU_DEAD_FROZEN:
2999                 free_zone_pagesets(cpu);
3000                 break;
3001         default:
3002                 break;
3003         }
3004         return ret;
3005 }
3006
3007 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3008         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3009
3010 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3011 {
3012         int err;
3013
3014         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3015          * A cpuup callback will do this for every cpu
3016          * as it comes online
3017          */
3018         err = process_zones(smp_processor_id());
3019         BUG_ON(err);
3020         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3021 }
3022
3023 #endif
3024
3025 static noinline __init_refok
3026 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3027 {
3028         int i;
3029         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3030         size_t alloc_size;
3031
3032         /*
3033          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3034          * per zone.
3035          */
3036         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3037                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3038         zone->wait_table_bits =
3039                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3040         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3041                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3042
3043         if (!slab_is_available()) {
3044                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3045                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3046         } else {
3047                 /*
3048                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3049                  * via memory hot-add.
3050                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3051                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3052                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3053                  * node itself as well.
3054                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3055                  * necessary.
3056                  */
3057                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3058         }
3059         if (!zone->wait_table)
3060                 return -ENOMEM;
3061
3062         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3063                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3064
3065         return 0;
3066 }
3067
3068 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3069 {
3070         int cpu;
3071         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3072
3073         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3074 #ifdef CONFIG_NUMA
3075                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3076                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3077                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3078 #else
3079                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3080 #endif
3081         }
3082         if (zone->present_pages)
3083                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3084                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3085 }
3086
3087 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3088                                         unsigned long zone_start_pfn,
3089                                         unsigned long size,
3090                                         enum memmap_context context)
3091 {
3092         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3093         int ret;
3094         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3095         if (ret)
3096                 return ret;
3097         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3098
3099         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3100
3101         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3102                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3103                         pgdat->node_id,
3104                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3105                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3106
3107         zone_init_free_lists(zone);
3108
3109         return 0;
3110 }
3111
3112 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3113 /*
3114  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3115  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3116  */
3117 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3118 {
3119         int i;
3120
3121         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3122                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3123                         return i;
3124
3125         return -1;
3126 }
3127
3128 /*
3129  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3130  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3131  */
3132 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3133 {
3134         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3135                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3136                         return index;
3137
3138         return -1;
3139 }
3140
3141 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3142 /*
3143  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3144  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3145  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3146  * alternative
3147  */
3148 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3149 {
3150         int i;
3151
3152         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3153                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3154                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3155
3156                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3157                         return early_node_map[i].nid;
3158         }
3159         /* This is a memory hole */
3160         return -1;
3161 }
3162 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3163
3164 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3165 {
3166         int nid;
3167
3168         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3169         if (nid >= 0)
3170                 return nid;
3171         /* just returns 0 */
3172         return 0;
3173 }
3174
3175 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3176 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3177 {
3178         int nid;
3179
3180         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3181         if (nid >= 0 && nid != node)
3182                 return false;
3183         return true;
3184 }
3185 #endif
3186
3187 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3188 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3189         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3190                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3191
3192 /**
3193  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3194  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3195  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3196  *
3197  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3198  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3199  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3200  */
3201 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3202                                                 unsigned long max_low_pfn)
3203 {
3204         int i;
3205
3206         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3207                 unsigned long size_pages = 0;
3208                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3209
3210                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3211                         continue;
3212
3213                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3214                         end_pfn = max_low_pfn;
3215
3216                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3217                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3218                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3219                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3220         }
3221 }
3222
3223 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3224 {
3225         int i;
3226         int ret;
3227
3228         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3229                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3230                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3231                 if (ret)
3232                         break;
3233         }
3234 }
3235 /**
3236  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3237  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3238  *
3239  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3240  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3241  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3242  */
3243 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3244 {
3245         int i;
3246
3247         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3248                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3249                                 early_node_map[i].start_pfn,
3250                                 early_node_map[i].end_pfn);
3251 }
3252
3253 /**
3254  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3255  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3256  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3257  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3258  *
3259  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3260  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3261  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3262  * PFNs will be 0.
3263  */
3264 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3265                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3266 {
3267         int i;
3268         *start_pfn = -1UL;
3269         *end_pfn = 0;
3270
3271         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3272                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3273                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3274         }
3275
3276         if (*start_pfn == -1UL)
3277                 *start_pfn = 0;
3278 }
3279
3280 /*
3281  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3282  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3283  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3284  */
3285 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3286 {
3287         int zone_index;
3288         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3289                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3290                         continue;
3291
3292                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3293                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3294                         break;
3295         }
3296
3297         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3298         movable_zone = zone_index;
3299 }
3300
3301 /*
3302  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3303  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3304  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3305  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3306  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3307  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3308  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3309  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3310  */
3311 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3312                                         unsigned long zone_type,
3313                                         unsigned long node_start_pfn,
3314                                         unsigned long node_end_pfn,
3315                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3316                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3317 {
3318         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3319         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3320                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3321                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3322                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3323                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3324                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3325
3326                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3327                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3328                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3329                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3330
3331                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3332                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3333                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3334         }
3335 }
3336
3337 /*
3338  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3339  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3340  */
3341 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3342                                         unsigned long zone_type,
3343                                         unsigned long *ignored)
3344 {
3345         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3346         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3347
3348         /* Get the start and end of the node and zone */
3349         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3350         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3351         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3352         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3353                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3354                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3355
3356         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3357         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3358                 return 0;
3359
3360         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3361         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3362         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3363
3364         /* Return the spanned pages */
3365         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3366 }
3367
3368 /*
3369  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3370  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3371  */
3372 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3373                                 unsigned long range_start_pfn,
3374                                 unsigned long range_end_pfn)
3375 {
3376         int i = 0;
3377         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3378         unsigned long start_pfn;
3379
3380         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3381         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3382         if (i == -1)
3383                 return 0;
3384
3385         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3386
3387         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3388         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3389                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3390
3391         /* Find all holes for the zone within the node */
3392         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3393
3394                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3395                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3396                         break;
3397
3398                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3399                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3400                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3401
3402                 /* Update the hole size cound and move on */
3403                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3404                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3405                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3406                 }
3407                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3408         }
3409
3410         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3411         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3412                 hole_pages += range_end_pfn -
3413                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3414
3415         return hole_pages;
3416 }
3417
3418 /**
3419  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3420  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3421  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3422  *
3423  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3424  */
3425 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3426                                                         unsigned long end_pfn)
3427 {
3428         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3429 }
3430
3431 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3432 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3433                                         unsigned long zone_type,
3434                                         unsigned long *ignored)
3435 {
3436         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3437         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3438
3439         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3440         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3441                                                         node_start_pfn);
3442         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3443                                                         node_end_pfn);
3444
3445         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3446                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3447                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3448         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3449 }
3450
3451 #else
3452 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3453                                         unsigned long zone_type,
3454                                         unsigned long *zones_size)
3455 {
3456         return zones_size[zone_type];
3457 }
3458
3459 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3460                                                 unsigned long zone_type,
3461                                                 unsigned long *zholes_size)
3462 {
3463         if (!zholes_size)
3464                 return 0;
3465
3466         return zholes_size[zone_type];
3467 }
3468
3469 #endif
3470
3471 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3472                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3473 {
3474         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3475         enum zone_type i;
3476
3477         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3478                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3479                                                                 zones_size);
3480         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3481
3482         realtotalpages = totalpages;
3483         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3484                 realtotalpages -=
3485                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3486                                                                 zholes_size);
3487         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3488         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3489                                                         realtotalpages);
3490 }
3491
3492 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3493 /*
3494  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3495  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3496  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3497  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3498  * bytes.
3499  */
3500 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3501 {
3502         unsigned long usemapsize;
3503
3504         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3505         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3506         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3507         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3508
3509         return usemapsize / 8;
3510 }
3511
3512 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3513                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3514 {
3515         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3516         zone->pageblock_flags = NULL;
3517         if (usemapsize)
3518                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3519 }
3520 #else
3521 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3522                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3523 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3524
3525 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3526
3527 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3528 static inline int pageblock_default_order(void)
3529 {
3530         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3531                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3532
3533         return MAX_ORDER-1;
3534 }
3535
3536 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3537 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3538 {
3539         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3540         if (pageblock_order)
3541                 return;
3542
3543         /*
3544          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3545          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3546          */
3547         pageblock_order = order;
3548 }
3549 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3550
3551 /*
3552  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3553  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3554  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3555  * pageblock_order based on the kernel config
3556  */
3557 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3558 {
3559         return MAX_ORDER-1;
3560 }
3561 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3562
3563 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3564
3565 /*
3566  * Set up the zone data structures:
3567  *   - mark all pages reserved
3568  *   - mark all memory queues empty
3569  *   - clear the memory bitmaps
3570  */
3571 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3572                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3573 {
3574         enum zone_type j;
3575         int nid = pgdat->node_id;
3576         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3577         int ret;
3578
3579         pgdat_resize_init(pgdat);
3580         pgdat->nr_zones = 0;
3581         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3582         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3583         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3584         
3585         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3586                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3587                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3588                 enum lru_list l;
3589
3590                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3591                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3592                                                                 zholes_size);
3593
3594                 /*
3595                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3596                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3597                  * and per-cpu initialisations
3598                  */
3599                 memmap_pages =
3600                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3601                 if (realsize >= memmap_pages) {
3602                         realsize -= memmap_pages;
3603                         if (memmap_pages)
3604                                 printk(KERN_DEBUG
3605                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3606                                        zone_names[j], memmap_pages);
3607                 } else
3608                         printk(KERN_WARNING
3609                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3610                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3611
3612                 /* Account for reserved pages */
3613                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3614                         realsize -= dma_reserve;
3615                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3616                                         zone_names[0], dma_reserve);
3617                 }
3618
3619                 if (!is_highmem_idx(j))
3620                         nr_kernel_pages += realsize;
3621                 nr_all_pages += realsize;
3622
3623                 zone->spanned_pages = size;
3624                 zone->present_pages = realsize;
3625 #ifdef CONFIG_NUMA
3626                 zone->node = nid;
3627                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3628                                                 / 100;
3629                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3630 #endif
3631                 zone->name = zone_names[j];
3632                 spin_lock_init(&zone->lock);
3633                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3634                 zone_seqlock_init(zone);
3635                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3636
3637                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3638
3639                 zone_pcp_init(zone);
3640                 for_each_lru(l) {
3641                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3642                         zone->lru[l].nr_scan = 0;
3643                 }
3644                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3645                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3646                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3647                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3648                 zap_zone_vm_stats(zone);
3649                 zone->flags = 0;
3650                 if (!size)
3651                         continue;
3652
3653                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3654                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3655                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3656                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3657                 BUG_ON(ret);
3658                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3659                 zone_start_pfn += size;
3660         }
3661 }
3662
3663 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3664 {
3665         /* Skip empty nodes */
3666         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3667                 return;
3668
3669 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3670         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3671         if (!pgdat->node_mem_map) {
3672                 unsigned long size, start, end;
3673                 struct page *map;
3674
3675                 /*
3676                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3677                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3678                  * for the buddy allocator to function correctly.
3679                  */
3680                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3681                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3682                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3683                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3684                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3685                 if (!map)
3686                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3687                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3688         }
3689 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3690         /*
3691          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3692          */
3693         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3694                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3695 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3696                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3697                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3698 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3699         }
3700 #endif
3701 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3702 }
3703
3704 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3705                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3706 {
3707         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3708
3709         pgdat->node_id = nid;
3710         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3711         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3712
3713         alloc_node_mem_map(pgdat);
3714 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3715         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3716                 nid, (unsigned long)pgdat,
3717                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3718 #endif
3719
3720         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3721 }
3722
3723 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3724
3725 #if MAX_NUMNODES > 1
3726 /*
3727  * Figure out the number of possible node ids.
3728  */
3729 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3730 {
3731         unsigned int node;
3732         unsigned int highest = 0;
3733
3734         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3735                 highest = node;
3736         nr_node_ids = highest + 1;
3737 }
3738 #else
3739 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3740 {
3741 }
3742 #endif
3743
3744 /**
3745  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3746  * @nid: The node ID the range resides on
3747  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3748  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3749  *
3750  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3751  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3752  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3753  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3754  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3755  */
3756 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3757                                                 unsigned long end_pfn)
3758 {
3759         int i;
3760
3761         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3762                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3763                         "%d entries of %d used\n",
3764                         nid, start_pfn, end_pfn,
3765                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3766
3767         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3768
3769         /* Merge with existing active regions if possible */
3770         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3771                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3772                         continue;
3773
3774                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3775                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3776                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3777                         return;
3778
3779                 /* Merge forward if suitable */
3780                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3781                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3782                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3783                         return;
3784                 }
3785
3786                 /* Merge backward if suitable */
3787                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3788                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3789                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3790                         return;
3791                 }
3792         }
3793
3794         /* Check that early_node_map is large enough */
3795         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3796                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3797                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3798                 return;
3799         }
3800
3801         early_node_map[i].nid = nid;
3802         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3803         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3804         nr_nodemap_entries = i + 1;
3805 }
3806
3807 /**
3808  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3809  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3810  * @start_pfn: The new PFN of the range
3811  * @end_pfn: The new PFN of the range
3812  *
3813  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3814  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3815  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3816  * range.
3817  */
3818 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3819                                 unsigned long end_pfn)
3820 {
3821         int i, j;
3822         int removed = 0;
3823
3824         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3825                           nid, start_pfn, end_pfn);
3826
3827         /* Find the old active region end and shrink */
3828         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3829                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3830                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3831                         /* clear it */
3832                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3833                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3834                         removed = 1;
3835                         continue;
3836                 }
3837                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3838                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3839                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3840                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3841                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3842                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3843                         continue;
3844                 }
3845                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3846                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3847                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3848                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3849                         continue;
3850                 }
3851         }
3852
3853         if (!removed)
3854                 return;
3855
3856         /* remove the blank ones */
3857         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3858                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3859                         continue;
3860                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3861                         continue;
3862                 /* we found it, get rid of it */
3863                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3864                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3865                                 sizeof(early_node_map[j]));
3866                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3867                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3868                 nr_nodemap_entries--;
3869         }
3870 }
3871
3872 /**
3873  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3874  *
3875  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3876  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3877  * all currently registered regions.
3878  */
3879 void __init remove_all_active_ranges(void)
3880 {
3881         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3882         nr_nodemap_entries = 0;
3883 }
3884
3885 /* Compare two active node_active_regions */
3886 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3887 {
3888         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3889         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3890
3891         /* Done this way to avoid overflows */
3892         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3893                 return 1;
3894         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3895                 return -1;
3896
3897         return 0;
3898 }
3899
3900 /* sort the node_map by start_pfn */
3901 static void __init sort_node_map(void)
3902 {
3903         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3904                         sizeof(struct node_active_region),
3905                         cmp_node_active_region, NULL);
3906 }
3907
3908 /* Find the lowest pfn for a node */
3909 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3910 {
3911         int i;
3912         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3913
3914         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3915         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3916                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3917
3918         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3919                 printk(KERN_WARNING
3920                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3921                 return 0;
3922         }
3923
3924         return min_pfn;
3925 }
3926
3927 /**
3928  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3929  *
3930  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3931  * add_active_range().
3932  */
3933 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3934 {
3935         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3936 }
3937
3938 /*
3939  * early_calculate_totalpages()
3940  * Sum pages in active regions for movable zone.
3941  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3942  */
3943 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3944 {
3945         int i;
3946         unsigned long totalpages = 0;
3947
3948         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3949                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3950                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3951                 totalpages += pages;
3952                 if (pages)
3953                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3954         }
3955         return totalpages;
3956 }
3957
3958 /*
3959  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3960  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3961  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3962  * others
3963  */
3964 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3965 {
3966         int i, nid;
3967         unsigned long usable_startpfn;
3968         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3969         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3970         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
3971
3972         /*
3973          * If movablecore was specified, calculate what size of
3974          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
3975          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
3976          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
3977          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
3978          * what movablecore would have allowed.
3979          */
3980         if (required_movablecore) {
3981                 unsigned long corepages;
3982
3983                 /*
3984                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
3985                  * was requested by the user
3986                  */
3987                 required_movablecore =
3988                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3989                 corepages = totalpages - required_movablecore;
3990
3991                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
3992         }
3993
3994         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
3995         if (!required_kernelcore)
3996                 return;
3997
3998         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
3999         find_usable_zone_for_movable();
4000         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4001
4002 restart:
4003         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4004         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4005         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4006                 /*
4007                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4008                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4009                  * amount of memory for the kernel
4010                  */
4011                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4012                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4013
4014                 /*
4015                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4016                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4017                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4018                  */
4019                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4020
4021                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4022                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4023                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4024                         unsigned long size_pages;
4025
4026                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4027                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4028                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4029                         if (start_pfn >= end_pfn)
4030                                 continue;
4031
4032                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4033                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4034                                 unsigned long kernel_pages;
4035                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4036                                                                 - start_pfn;
4037
4038                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4039                                                         kernelcore_remaining);
4040                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4041                                                         required_kernelcore);
4042
4043                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4044                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4045
4046                                         /*
4047                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4048                                          * that if we have to rebalance
4049                                          * kernelcore across nodes, we will
4050                                          * not double account here
4051                                          */
4052                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4053                                         continue;
4054                                 }
4055                                 start_pfn = usable_startpfn;
4056                         }
4057
4058                         /*
4059                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4060                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4061                          * number of pages used as kernelcore
4062                          */
4063                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4064                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4065                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4066                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4067
4068                         /*
4069                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4070                          * break if the kernelcore for this node has been
4071                          * satisified
4072                          */
4073                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4074                                                                 size_pages);
4075                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4076                         if (!kernelcore_remaining)
4077                                 break;
4078                 }
4079         }
4080
4081         /*
4082          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4083          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4084          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4085          * satisified
4086          */
4087         usable_nodes--;
4088         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4089                 goto restart;
4090
4091         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4092         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4093                 zone_movable_pfn[nid] =
4094                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4095 }
4096
4097 /* Any regular memory on that node ? */
4098 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4099 {
4100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4101         enum zone_type zone_type;
4102
4103         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4104                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4105                 if (zone->present_pages)
4106                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4107         }
4108 #endif
4109 }
4110
4111 /**
4112  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4113  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4114  *
4115  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4116  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4117  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4118  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4119  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4120  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4121  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4122  * at arch_max_dma_pfn.
4123  */
4124 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4125 {
4126         unsigned long nid;
4127         int i;
4128
4129         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4130         sort_node_map();
4131
4132         /* Record where the zone boundaries are */
4133         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4134                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4135         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4136                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4137         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4138         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4139         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4140                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4141                         continue;
4142                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4143                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4144                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4145                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4146         }
4147         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4148         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4149
4150         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4151         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4152         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4153
4154         /* Print out the zone ranges */
4155         printk("Zone PFN ranges:\n");
4156         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4157                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4158                         continue;
4159                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4160                                 zone_names[i],
4161                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4162                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4163         }
4164
4165         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4166         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4167         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4168                 if (zone_movable_pfn[i])
4169                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4170         }
4171
4172         /* Print out the early_node_map[] */
4173         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4174         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4175                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4176                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4177                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4178
4179         /* Initialise every node */
4180         mminit_verify_pageflags_layout();
4181         setup_nr_node_ids();
4182         for_each_online_node(nid) {
4183                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4184                 free_area_init_node(nid, NULL,
4185                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4186
4187                 /* Any memory on that node */
4188                 if (pgdat->node_present_pages)
4189                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4190                 check_for_regular_memory(pgdat);
4191         }
4192 }
4193
4194 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4195 {
4196         unsigned long long coremem;
4197         if (!p)
4198                 return -EINVAL;
4199
4200         coremem = memparse(p, &p);
4201         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4202
4203         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4204         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4205
4206         return 0;
4207 }
4208
4209 /*
4210  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4211  * cannot be reclaimed or migrated.
4212  */
4213 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4214 {
4215         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4216 }
4217
4218 /*
4219  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4220  * can be reclaimed or migrated.
4221  */
4222 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4223 {
4224         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4225 }
4226
4227 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4228 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4229
4230 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4231
4232 /**
4233  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4234  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4235  *
4236  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4237  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4238  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4239  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4240  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4241  * smaller per-cpu batchsize.
4242  */
4243 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4244 {
4245         dma_reserve = new_dma_reserve;
4246 }
4247
4248 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4249 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4250 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4251 #endif
4252
4253 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4254 {
4255         free_area_init_node(0, zones_size,
4256                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4257 }
4258
4259 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4260                                  unsigned long action, void *hcpu)
4261 {
4262         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4263
4264         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4265                 drain_pages(cpu);
4266
4267                 /*
4268                  * Spill the event counters of the dead processor
4269                  * into the current processors event counters.
4270                  * This artificially elevates the count of the current
4271                  * processor.
4272                  */
4273                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4274
4275                 /*
4276                  * Zero the differential counters of the dead processor
4277                  * so that the vm statistics are consistent.
4278                  *
4279                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4280                  * race with what we are doing.
4281                  */
4282                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4283         }
4284         return NOTIFY_OK;
4285 }
4286
4287 void __init page_alloc_init(void)
4288 {
4289         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4290 }
4291
4292 /*
4293  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4294  *      or min_free_kbytes changes.
4295  */
4296 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4297 {
4298         struct pglist_data *pgdat;
4299         unsigned long reserve_pages = 0;
4300         enum zone_type i, j;
4301
4302         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4303                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4304                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4305                         unsigned long max = 0;
4306
4307                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4308                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4309                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4310                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4311                         }
4312
4313                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
4314                         max += zone->pages_high;
4315
4316                         if (max > zone->present_pages)
4317                                 max = zone->present_pages;
4318                         reserve_pages += max;
4319                 }
4320         }
4321         totalreserve_pages = reserve_pages;
4322 }
4323
4324 /*
4325  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4326  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4327  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4328  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4329  */
4330 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4331 {
4332         struct pglist_data *pgdat;
4333         enum zone_type j, idx;
4334
4335         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4336                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4337                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4338                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4339
4340                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4341
4342                         idx = j;
4343                         while (idx) {
4344                                 struct zone *lower_zone;
4345
4346                                 idx--;
4347
4348                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4349                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4350
4351                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4352                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4353                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4354                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4355                         }
4356                 }
4357         }
4358
4359         /* update totalreserve_pages */
4360         calculate_totalreserve_pages();
4361 }
4362
4363 /**
4364  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
4365  *
4366  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
4367  * with respect to min_free_kbytes.
4368  */
4369 void setup_per_zone_pages_min(void)
4370 {
4371         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4372         unsigned long lowmem_pages = 0;
4373         struct zone *zone;
4374         unsigned long flags;
4375
4376         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4377         for_each_zone(zone) {
4378                 if (!is_highmem(zone))
4379                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4380         }
4381
4382         for_each_zone(zone) {
4383                 u64 tmp;
4384
4385                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4386                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4387                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4388                 if (is_highmem(zone)) {
4389                         /*
4390                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4391                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4392                          * value here.
4393                          *
4394                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
4395                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4396                          * not be capped for highmem.
4397                          */
4398                         int min_pages;
4399
4400                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4401                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4402                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4403                         if (min_pages > 128)
4404                                 min_pages = 128;
4405                         zone->pages_min = min_pages;
4406                 } else {
4407                         /*
4408                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4409                          * proportionate to the zone's size.
4410                          */
4411                         zone->pages_min = tmp;
4412                 }
4413
4414                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
4415                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
4416                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4417                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4418         }
4419
4420         /* update totalreserve_pages */
4421         calculate_totalreserve_pages();
4422 }
4423
4424 /**
4425  * setup_per_zone_inactive_ratio - called when min_free_kbytes changes.
4426  *
4427  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4428  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4429  * to be referenced again before it is swapped out.
4430  *
4431  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4432  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4433  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4434  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4435  *
4436  * total     target    max
4437  * memory    ratio     inactive anon
4438  * -------------------------------------
4439  *   10MB       1         5MB
4440  *  100MB       1        50MB
4441  *    1GB       3       250MB
4442  *   10GB      10       0.9GB
4443  *  100GB      31         3GB
4444  *    1TB     101        10GB
4445  *   10TB     320        32GB
4446  */
4447 static void setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4448 {
4449         struct zone *zone;
4450
4451         for_each_zone(zone) {
4452                 unsigned int gb, ratio;
4453
4454                 /* Zone size in gigabytes */
4455                 gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4456                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4457                 if (!ratio)
4458                         ratio = 1;
4459
4460                 zone->inactive_ratio = ratio;
4461         }
4462 }
4463
4464 /*
4465  * Initialise min_free_kbytes.
4466  *
4467  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4468  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4469  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4470  *
4471  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4472  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4473  *
4474  * which yields
4475  *
4476  * 16MB:        512k
4477  * 32MB:        724k
4478  * 64MB:        1024k
4479  * 128MB:       1448k
4480  * 256MB:       2048k
4481  * 512MB:       2896k
4482  * 1024MB:      4096k
4483  * 2048MB:      5792k
4484  * 4096MB:      8192k
4485  * 8192MB:      11584k
4486  * 16384MB:     16384k
4487  */
4488 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
4489 {
4490         unsigned long lowmem_kbytes;
4491
4492         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4493
4494         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4495         if (min_free_kbytes < 128)
4496                 min_free_kbytes = 128;
4497         if (min_free_kbytes > 65536)
4498                 min_free_kbytes = 65536;
4499         setup_per_zone_pages_min();
4500         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4501         setup_per_zone_inactive_ratio();
4502         return 0;
4503 }
4504 module_init(init_per_zone_pages_min)
4505
4506 /*
4507  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4508  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4509  *      changes.
4510  */
4511 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4512         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4513 {
4514         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4515         if (write)
4516                 setup_per_zone_pages_min();
4517         return 0;
4518 }
4519
4520 #ifdef CONFIG_NUMA
4521 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4522         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4523 {
4524         struct zone *zone;
4525         int rc;
4526
4527         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4528         if (rc)
4529                 return rc;
4530
4531         for_each_zone(zone)
4532                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4533                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4534         return 0;
4535 }
4536
4537 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4538         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4539 {
4540         struct zone *zone;
4541         int rc;
4542
4543         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4544         if (rc)
4545                 return rc;
4546
4547         for_each_zone(zone)
4548                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4549                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4550         return 0;
4551 }
4552 #endif
4553
4554 /*
4555  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4556  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4557  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4558  *
4559  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4560  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4561  * if in function of the boot time zone sizes.
4562  */
4563 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4564         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4565 {
4566         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4567         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4568         return 0;
4569 }
4570
4571 /*
4572  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4573  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4574  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4575  */
4576
4577 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4578         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4579 {
4580         struct zone *zone;
4581         unsigned int cpu;
4582         int ret;
4583
4584         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4585         if (!write || (ret == -EINVAL))
4586                 return ret;
4587         for_each_zone(zone) {
4588                 for_each_online_cpu(cpu) {
4589                         unsigned long  high;
4590                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4591                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4592                 }
4593         }
4594         return 0;
4595 }
4596
4597 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4598
4599 #ifdef CONFIG_NUMA
4600 static int __init set_hashdist(char *str)
4601 {
4602         if (!str)
4603                 return 0;
4604         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4605         return 1;
4606 }
4607 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4608 #endif
4609
4610 /*
4611  * allocate a large system hash table from bootmem
4612  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4613  *   quantity of entries
4614  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4615  */
4616 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4617                                      unsigned long bucketsize,
4618                                      unsigned long numentries,
4619                                      int scale,
4620                                      int flags,
4621                                      unsigned int *_hash_shift,
4622                                      unsigned int *_hash_mask,
4623                                      unsigned long limit)
4624 {
4625         unsigned long long max = limit;
4626         unsigned long log2qty, size;
4627         void *table = NULL;
4628
4629         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4630         if (!numentries) {
4631                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4632                 numentries = nr_kernel_pages;
4633                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4634                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4635                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4636
4637                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4638                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4639                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4640                 else
4641                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4642
4643                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4644                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4645                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4646         }
4647         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4648
4649         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4650         if (max == 0) {
4651                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4652                 do_div(max, bucketsize);
4653         }
4654
4655         if (numentries > max)
4656                 numentries = max;
4657
4658         log2qty = ilog2(numentries);
4659
4660         do {
4661                 size = bucketsize << log2qty;
4662                 if (flags & HASH_EARLY)
4663                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4664                 else if (hashdist)
4665                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4666                 else {
4667                         unsigned long order = get_order(size);
4668
4669                         if (order < MAX_ORDER)
4670                                 table = (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC,
4671                                                                 order);
4672                         /*
4673                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4674                          * some pages at the end of hash table.
4675                          */
4676                         if (table) {
4677                                 unsigned long alloc_end = (unsigned long)table +
4678                                                 (PAGE_SIZE << order);
4679                                 unsigned long used = (unsigned long)table +
4680                                                 PAGE_ALIGN(size);
4681                                 split_page(virt_to_page(table), order);
4682                                 while (used < alloc_end) {
4683                                         free_page(used);
4684                                         used += PAGE_SIZE;
4685                                 }
4686                         }
4687                 }
4688         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4689
4690         if (!table)
4691                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4692
4693         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4694                tablename,
4695                (1U << log2qty),
4696                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4697                size);
4698
4699         if (_hash_shift)
4700                 *_hash_shift = log2qty;
4701         if (_hash_mask)
4702                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4703
4704         /*
4705          * If hashdist is set, the table allocation is done with __vmalloc()
4706          * which invokes the kmemleak_alloc() callback. This function may also
4707          * be called before the slab and kmemleak are initialised when
4708          * kmemleak simply buffers the request to be executed later
4709          * (GFP_ATOMIC flag ignored in this case).
4710          */
4711         if (!hashdist)
4712                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4713
4714         return table;
4715 }
4716
4717 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4718 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4719                                                         unsigned long pfn)
4720 {
4721 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4722         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4723 #else
4724         return zone->pageblock_flags;
4725 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4726 }
4727
4728 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4729 {
4730 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4731         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4732         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4733 #else
4734         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4735         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4736 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4737 }
4738
4739 /**
4740  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4741  * @page: The page within the block of interest
4742  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4743  * @end_bitidx: The last bit of interest
4744  * returns pageblock_bits flags
4745  */
4746 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4747                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4748 {
4749         struct zone *zone;
4750         unsigned long *bitmap;
4751         unsigned long pfn, bitidx;
4752         unsigned long flags = 0;
4753         unsigned long value = 1;
4754
4755         zone = page_zone(page);
4756         pfn = page_to_pfn(page);
4757         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4758         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4759
4760         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4761                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4762                         flags |= value;
4763
4764         return flags;
4765 }
4766
4767 /**
4768  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4769  * @page: The page within the block of interest
4770  * @start_bitidx: The first bit of interest
4771  * @end_bitidx: The last bit of interest
4772  * @flags: The flags to set
4773  */
4774 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4775                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4776 {
4777         struct zone *zone;
4778         unsigned long *bitmap;
4779         unsigned long pfn, bitidx;
4780         unsigned long value = 1;
4781
4782         zone = page_zone(page);
4783         pfn = page_to_pfn(page);
4784         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4785         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4786         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4787         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4788
4789         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4790                 if (flags & value)
4791                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4792                 else
4793                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4794 }
4795
4796 /*
4797  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4798  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4799  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4800  */
4801
4802 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4803 {
4804         struct zone *zone;
4805         unsigned long flags;
4806         int ret = -EBUSY;
4807
4808         zone = page_zone(page);
4809         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4810         /*
4811          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4812          */
4813         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4814                 goto out;
4815         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4816         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4817         ret = 0;
4818 out:
4819         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4820         if (!ret)
4821                 drain_all_pages();
4822         return ret;
4823 }
4824
4825 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4826 {
4827         struct zone *zone;
4828         unsigned long flags;
4829         zone = page_zone(page);
4830         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4831         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4832                 goto out;
4833         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4834         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4835 out:
4836         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4837 }
4838
4839 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4840 /*
4841  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4842  */
4843 void
4844 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4845 {
4846         struct page *page;
4847         struct zone *zone;
4848         int order, i;
4849         unsigned long pfn;
4850         unsigned long flags;
4851         /* find the first valid pfn */
4852         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4853                 if (pfn_valid(pfn))
4854                         break;
4855         if (pfn == end_pfn)
4856                 return;
4857         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4858         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4859         pfn = start_pfn;
4860         while (pfn < end_pfn) {
4861                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4862                         pfn++;
4863                         continue;
4864                 }
4865                 page = pfn_to_page(pfn);
4866                 BUG_ON(page_count(page));
4867                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4868                 order = page_order(page);
4869 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4870                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4871                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4872 #endif
4873                 list_del(&page->lru);
4874                 rmv_page_order(page);
4875                 zone->free_area[order].nr_free--;
4876                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4877                                       - (1UL << order));
4878                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4879                         SetPageReserved((page+i));
4880                 pfn += (1 << order);
4881         }
4882         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4883 }
4884 #endif