badpage: replace page_remove_rmap Eeek and BUG
[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
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/div64.h>
52 #include "internal.h"
53
54 /*
55  * Array of node states.
56  */
57 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
58         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
59         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
60 #ifndef CONFIG_NUMA
61         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
62 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
63         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
64 #endif
65         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
66 #endif  /* NUMA */
67 };
68 EXPORT_SYMBOL(node_states);
69
70 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
71 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
72 int percpu_pagelist_fraction;
73
74 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
75 int pageblock_order __read_mostly;
76 #endif
77
78 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
79
80 /*
81  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
82  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
83  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
84  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
85  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
86  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
87  *
88  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
89  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
90  */
91 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
92 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
93          256,
94 #endif
95 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
96          256,
97 #endif
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99          32,
100 #endif
101          32,
102 };
103
104 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
105
106 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
107 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
108          "DMA",
109 #endif
110 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
111          "DMA32",
112 #endif
113          "Normal",
114 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
115          "HighMem",
116 #endif
117          "Movable",
118 };
119
120 int min_free_kbytes = 1024;
121
122 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
123 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
124 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
125
126 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
127   /*
128    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
129    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
130    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
131    * so the number of times add_active_range() can be called is
132    * related to the number of nodes and the number of holes
133    */
134   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
135     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
136     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
137   #else
138     #if MAX_NUMNODES >= 32
139       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
140       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
141     #else
142       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
143       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
144     #endif
145   #endif
146
147   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
148   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
149   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
150   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
151 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
152   static unsigned long __meminitdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
153   static unsigned long __meminitdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
154 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
155   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
156   static unsigned long __initdata required_movablecore;
157   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
158
159   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
160   int movable_zone;
161   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
162 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
163
164 #if MAX_NUMNODES > 1
165 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
166 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
167 #endif
168
169 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
170
171 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
172 {
173         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
174                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
175 }
176
177 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
178 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
179 {
180         int ret = 0;
181         unsigned seq;
182         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
183
184         do {
185                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
186                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
187                         ret = 1;
188                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
189                         ret = 1;
190         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
191
192         return ret;
193 }
194
195 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
196 {
197         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
198                 return 0;
199         if (zone != page_zone(page))
200                 return 0;
201
202         return 1;
203 }
204 /*
205  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
206  */
207 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
208 {
209         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
210                 return 1;
211         if (!page_is_consistent(zone, page))
212                 return 1;
213
214         return 0;
215 }
216 #else
217 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
218 {
219         return 0;
220 }
221 #endif
222
223 static void bad_page(struct page *page)
224 {
225         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
226                 current->comm, page_to_pfn(page));
227         printk(KERN_EMERG
228                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
229                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
230                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
231         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
232
233         dump_stack();
234
235         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
236         __ClearPageBuddy(page);
237         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
238 }
239
240 /*
241  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
242  *
243  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
244  *
245  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
246  *
247  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
248  * the head page (even the head page has this).
249  *
250  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
251  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
252  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
253  */
254
255 static void free_compound_page(struct page *page)
256 {
257         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
258 }
259
260 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
261 {
262         int i;
263         int nr_pages = 1 << order;
264
265         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
266         set_compound_order(page, order);
267         __SetPageHead(page);
268         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
269                 struct page *p = page + i;
270
271                 __SetPageTail(p);
272                 p->first_page = page;
273         }
274 }
275
276 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
277 void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned long order)
278 {
279         int i;
280         int nr_pages = 1 << order;
281         struct page *p = page + 1;
282
283         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
284         set_compound_order(page, order);
285         __SetPageHead(page);
286         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
287                 __SetPageTail(p);
288                 p->first_page = page;
289         }
290 }
291 #endif
292
293 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
294 {
295         int i;
296         int nr_pages = 1 << order;
297         int bad = 0;
298
299         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
300             unlikely(!PageHead(page))) {
301                 bad_page(page);
302                 bad++;
303         }
304
305         __ClearPageHead(page);
306
307         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
308                 struct page *p = page + i;
309
310                 if (unlikely(!PageTail(p) | (p->first_page != page))) {
311                         bad_page(page);
312                         bad++;
313                 }
314                 __ClearPageTail(p);
315         }
316
317         return bad;
318 }
319
320 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
321 {
322         int i;
323
324         /*
325          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
326          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
327          */
328         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
329         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
330                 clear_highpage(page + i);
331 }
332
333 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
334 {
335         set_page_private(page, order);
336         __SetPageBuddy(page);
337 }
338
339 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
340 {
341         __ClearPageBuddy(page);
342         set_page_private(page, 0);
343 }
344
345 /*
346  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
347  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
348  *
349  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
350  * the following equation:
351  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
352  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
353  * 1 buddy is #10:
354  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
355  *
356  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
357  * satisfies the following equation:
358  *     P = B & ~(1 << O)
359  *
360  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
361  */
362 static inline struct page *
363 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
364 {
365         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
366
367         return page + (buddy_idx - page_idx);
368 }
369
370 static inline unsigned long
371 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
372 {
373         return (page_idx & ~(1 << order));
374 }
375
376 /*
377  * This function checks whether a page is free && is the buddy
378  * we can do coalesce a page and its buddy if
379  * (a) the buddy is not in a hole &&
380  * (b) the buddy is in the buddy system &&
381  * (c) a page and its buddy have the same order &&
382  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
383  *
384  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
385  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
386  *
387  * For recording page's order, we use page_private(page).
388  */
389 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
390                                                                 int order)
391 {
392         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
393                 return 0;
394
395         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
396                 return 0;
397
398         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
399                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
400                 return 1;
401         }
402         return 0;
403 }
404
405 /*
406  * Freeing function for a buddy system allocator.
407  *
408  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
409  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
410  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
411  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
412  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
413  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
414  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
415  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
416  * parts of the VM system.
417  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
418  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
419  * order is recorded in page_private(page) field.
420  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
421  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
422  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
423  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
424  * triggers coalescing into a block of larger size.            
425  *
426  * -- wli
427  */
428
429 static inline void __free_one_page(struct page *page,
430                 struct zone *zone, unsigned int order)
431 {
432         unsigned long page_idx;
433         int order_size = 1 << order;
434         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
435
436         if (unlikely(PageCompound(page)))
437                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
438                         return;
439
440         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
441
442         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
443         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
444
445         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
446         while (order < MAX_ORDER-1) {
447                 unsigned long combined_idx;
448                 struct page *buddy;
449
450                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
451                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
452                         break;
453
454                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
455                 list_del(&buddy->lru);
456                 zone->free_area[order].nr_free--;
457                 rmv_page_order(buddy);
458                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
459                 page = page + (combined_idx - page_idx);
460                 page_idx = combined_idx;
461                 order++;
462         }
463         set_page_order(page, order);
464         list_add(&page->lru,
465                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
466         zone->free_area[order].nr_free++;
467 }
468
469 static inline int free_pages_check(struct page *page)
470 {
471         free_page_mlock(page);
472         if (unlikely(page_mapcount(page) |
473                 (page->mapping != NULL)  |
474                 (page_count(page) != 0)  |
475                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
476                 bad_page(page);
477                 return 1;
478         }
479         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
480                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
481         return 0;
482 }
483
484 /*
485  * Frees a list of pages. 
486  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
487  * count is the number of pages to free.
488  *
489  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
490  * see if this freeing clears that state.
491  *
492  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
493  * pinned" detection logic.
494  */
495 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
496                                         struct list_head *list, int order)
497 {
498         spin_lock(&zone->lock);
499         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
500         zone->pages_scanned = 0;
501         while (count--) {
502                 struct page *page;
503
504                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
505                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
506                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
507                 list_del(&page->lru);
508                 __free_one_page(page, zone, order);
509         }
510         spin_unlock(&zone->lock);
511 }
512
513 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
514 {
515         spin_lock(&zone->lock);
516         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
517         zone->pages_scanned = 0;
518         __free_one_page(page, zone, order);
519         spin_unlock(&zone->lock);
520 }
521
522 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
523 {
524         unsigned long flags;
525         int i;
526         int bad = 0;
527
528         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
529                 bad += free_pages_check(page + i);
530         if (bad)
531                 return;
532
533         if (!PageHighMem(page)) {
534                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
535                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
536                                            PAGE_SIZE << order);
537         }
538         arch_free_page(page, order);
539         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
540
541         local_irq_save(flags);
542         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
543         free_one_page(page_zone(page), page, order);
544         local_irq_restore(flags);
545 }
546
547 /*
548  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
549  */
550 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
551 {
552         if (order == 0) {
553                 __ClearPageReserved(page);
554                 set_page_count(page, 0);
555                 set_page_refcounted(page);
556                 __free_page(page);
557         } else {
558                 int loop;
559
560                 prefetchw(page);
561                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
562                         struct page *p = &page[loop];
563
564                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
565                                 prefetchw(p + 1);
566                         __ClearPageReserved(p);
567                         set_page_count(p, 0);
568                 }
569
570                 set_page_refcounted(page);
571                 __free_pages(page, order);
572         }
573 }
574
575
576 /*
577  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
578  * Please do not alter this order without good reasons and regression
579  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
580  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
581  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
582  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
583  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
584  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
585  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
586  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
587  *
588  * -- wli
589  */
590 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
591         int low, int high, struct free_area *area,
592         int migratetype)
593 {
594         unsigned long size = 1 << high;
595
596         while (high > low) {
597                 area--;
598                 high--;
599                 size >>= 1;
600                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
601                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
602                 area->nr_free++;
603                 set_page_order(&page[size], high);
604         }
605 }
606
607 /*
608  * This page is about to be returned from the page allocator
609  */
610 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
611 {
612         if (unlikely(page_mapcount(page) |
613                 (page->mapping != NULL)  |
614                 (page_count(page) != 0)  |
615                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
616                 bad_page(page);
617                 return 1;
618         }
619
620         set_page_private(page, 0);
621         set_page_refcounted(page);
622
623         arch_alloc_page(page, order);
624         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
625
626         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
627                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
628
629         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
630                 prep_compound_page(page, order);
631
632         return 0;
633 }
634
635 /*
636  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
637  * the smallest available page from the freelists
638  */
639 static struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
640                                                 int migratetype)
641 {
642         unsigned int current_order;
643         struct free_area * area;
644         struct page *page;
645
646         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
647         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
648                 area = &(zone->free_area[current_order]);
649                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
650                         continue;
651
652                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
653                                                         struct page, lru);
654                 list_del(&page->lru);
655                 rmv_page_order(page);
656                 area->nr_free--;
657                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
658                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
659                 return page;
660         }
661
662         return NULL;
663 }
664
665
666 /*
667  * This array describes the order lists are fallen back to when
668  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
669  */
670 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
671         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
672         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
673         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
674         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
675 };
676
677 /*
678  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
679  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
680  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
681  */
682 static int move_freepages(struct zone *zone,
683                           struct page *start_page, struct page *end_page,
684                           int migratetype)
685 {
686         struct page *page;
687         unsigned long order;
688         int pages_moved = 0;
689
690 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
691         /*
692          * page_zone is not safe to call in this context when
693          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
694          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
695          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
696          * grouping pages by mobility
697          */
698         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
699 #endif
700
701         for (page = start_page; page <= end_page;) {
702                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
703                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
704
705                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
706                         page++;
707                         continue;
708                 }
709
710                 if (!PageBuddy(page)) {
711                         page++;
712                         continue;
713                 }
714
715                 order = page_order(page);
716                 list_del(&page->lru);
717                 list_add(&page->lru,
718                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
719                 page += 1 << order;
720                 pages_moved += 1 << order;
721         }
722
723         return pages_moved;
724 }
725
726 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
727                                 int migratetype)
728 {
729         unsigned long start_pfn, end_pfn;
730         struct page *start_page, *end_page;
731
732         start_pfn = page_to_pfn(page);
733         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
734         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
735         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
736         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
737
738         /* Do not cross zone boundaries */
739         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
740                 start_page = page;
741         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
742                 return 0;
743
744         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
745 }
746
747 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
748 static struct page *__rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order,
749                                                 int start_migratetype)
750 {
751         struct free_area * area;
752         int current_order;
753         struct page *page;
754         int migratetype, i;
755
756         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
757         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
758                                                 --current_order) {
759                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
760                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
761
762                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
763                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
764                                 continue;
765
766                         area = &(zone->free_area[current_order]);
767                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
768                                 continue;
769
770                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
771                                         struct page, lru);
772                         area->nr_free--;
773
774                         /*
775                          * If breaking a large block of pages, move all free
776                          * pages to the preferred allocation list. If falling
777                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
778                          * agressive about taking ownership of free pages
779                          */
780                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
781                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
782                                 unsigned long pages;
783                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
784                                                                 start_migratetype);
785
786                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
787                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
788                                         set_pageblock_migratetype(page,
789                                                                 start_migratetype);
790
791                                 migratetype = start_migratetype;
792                         }
793
794                         /* Remove the page from the freelists */
795                         list_del(&page->lru);
796                         rmv_page_order(page);
797                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
798                                                         -(1UL << order));
799
800                         if (current_order == pageblock_order)
801                                 set_pageblock_migratetype(page,
802                                                         start_migratetype);
803
804                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
805                         return page;
806                 }
807         }
808
809         /* Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation */
810         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_RESERVE);
811 }
812
813 /*
814  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
815  * Call me with the zone->lock already held.
816  */
817 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
818                                                 int migratetype)
819 {
820         struct page *page;
821
822         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
823
824         if (unlikely(!page))
825                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
826
827         return page;
828 }
829
830 /* 
831  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
832  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
833  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
834  */
835 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
836                         unsigned long count, struct list_head *list,
837                         int migratetype)
838 {
839         int i;
840         
841         spin_lock(&zone->lock);
842         for (i = 0; i < count; ++i) {
843                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
844                 if (unlikely(page == NULL))
845                         break;
846
847                 /*
848                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
849                  * in physical page order. The page is added to the callers and
850                  * list and the list head then moves forward. From the callers
851                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
852                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
853                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
854                  * properly.
855                  */
856                 list_add(&page->lru, list);
857                 set_page_private(page, migratetype);
858                 list = &page->lru;
859         }
860         spin_unlock(&zone->lock);
861         return i;
862 }
863
864 #ifdef CONFIG_NUMA
865 /*
866  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
867  * currently executing processor on remote nodes after they have
868  * expired.
869  *
870  * Note that this function must be called with the thread pinned to
871  * a single processor.
872  */
873 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
874 {
875         unsigned long flags;
876         int to_drain;
877
878         local_irq_save(flags);
879         if (pcp->count >= pcp->batch)
880                 to_drain = pcp->batch;
881         else
882                 to_drain = pcp->count;
883         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
884         pcp->count -= to_drain;
885         local_irq_restore(flags);
886 }
887 #endif
888
889 /*
890  * Drain pages of the indicated processor.
891  *
892  * The processor must either be the current processor and the
893  * thread pinned to the current processor or a processor that
894  * is not online.
895  */
896 static void drain_pages(unsigned int cpu)
897 {
898         unsigned long flags;
899         struct zone *zone;
900
901         for_each_zone(zone) {
902                 struct per_cpu_pageset *pset;
903                 struct per_cpu_pages *pcp;
904
905                 if (!populated_zone(zone))
906                         continue;
907
908                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
909
910                 pcp = &pset->pcp;
911                 local_irq_save(flags);
912                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
913                 pcp->count = 0;
914                 local_irq_restore(flags);
915         }
916 }
917
918 /*
919  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
920  */
921 void drain_local_pages(void *arg)
922 {
923         drain_pages(smp_processor_id());
924 }
925
926 /*
927  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
928  */
929 void drain_all_pages(void)
930 {
931         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
932 }
933
934 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
935
936 void mark_free_pages(struct zone *zone)
937 {
938         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
939         unsigned long flags;
940         int order, t;
941         struct list_head *curr;
942
943         if (!zone->spanned_pages)
944                 return;
945
946         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
947
948         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
949         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
950                 if (pfn_valid(pfn)) {
951                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
952
953                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
954                                 swsusp_unset_page_free(page);
955                 }
956
957         for_each_migratetype_order(order, t) {
958                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
959                         unsigned long i;
960
961                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
962                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
963                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
964                 }
965         }
966         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
967 }
968 #endif /* CONFIG_PM */
969
970 /*
971  * Free a 0-order page
972  */
973 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
974 {
975         struct zone *zone = page_zone(page);
976         struct per_cpu_pages *pcp;
977         unsigned long flags;
978
979         if (PageAnon(page))
980                 page->mapping = NULL;
981         if (free_pages_check(page))
982                 return;
983
984         if (!PageHighMem(page)) {
985                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
986                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
987         }
988         arch_free_page(page, 0);
989         kernel_map_pages(page, 1, 0);
990
991         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
992         local_irq_save(flags);
993         __count_vm_event(PGFREE);
994         if (cold)
995                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
996         else
997                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
998         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
999         pcp->count++;
1000         if (pcp->count >= pcp->high) {
1001                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1002                 pcp->count -= pcp->batch;
1003         }
1004         local_irq_restore(flags);
1005         put_cpu();
1006 }
1007
1008 void free_hot_page(struct page *page)
1009 {
1010         free_hot_cold_page(page, 0);
1011 }
1012         
1013 void free_cold_page(struct page *page)
1014 {
1015         free_hot_cold_page(page, 1);
1016 }
1017
1018 /*
1019  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1020  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1021  * Each sub-page must be freed individually.
1022  *
1023  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1024  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1025  */
1026 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1027 {
1028         int i;
1029
1030         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1031         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1032         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1033                 set_page_refcounted(page + i);
1034 }
1035
1036 /*
1037  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1038  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1039  * or two.
1040  */
1041 static struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1042                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
1043 {
1044         unsigned long flags;
1045         struct page *page;
1046         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1047         int cpu;
1048         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_flags);
1049
1050 again:
1051         cpu  = get_cpu();
1052         if (likely(order == 0)) {
1053                 struct per_cpu_pages *pcp;
1054
1055                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1056                 local_irq_save(flags);
1057                 if (!pcp->count) {
1058                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1059                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1060                         if (unlikely(!pcp->count))
1061                                 goto failed;
1062                 }
1063
1064                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1065                 if (cold) {
1066                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1067                                 if (page_private(page) == migratetype)
1068                                         break;
1069                 } else {
1070                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1071                                 if (page_private(page) == migratetype)
1072                                         break;
1073                 }
1074
1075                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1076                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1077                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1078                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1079                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1080                 }
1081
1082                 list_del(&page->lru);
1083                 pcp->count--;
1084         } else {
1085                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1086                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1087                 spin_unlock(&zone->lock);
1088                 if (!page)
1089                         goto failed;
1090         }
1091
1092         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1093         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1094         local_irq_restore(flags);
1095         put_cpu();
1096
1097         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1098         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1099                 goto again;
1100         return page;
1101
1102 failed:
1103         local_irq_restore(flags);
1104         put_cpu();
1105         return NULL;
1106 }
1107
1108 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
1109 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
1110 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
1111 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
1112 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1113 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1114 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1115
1116 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1117
1118 static struct fail_page_alloc_attr {
1119         struct fault_attr attr;
1120
1121         u32 ignore_gfp_highmem;
1122         u32 ignore_gfp_wait;
1123         u32 min_order;
1124
1125 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1126
1127         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1128         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1129         struct dentry *min_order_file;
1130
1131 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1132
1133 } fail_page_alloc = {
1134         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1135         .ignore_gfp_wait = 1,
1136         .ignore_gfp_highmem = 1,
1137         .min_order = 1,
1138 };
1139
1140 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1141 {
1142         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1143 }
1144 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1145
1146 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1147 {
1148         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1149                 return 0;
1150         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1151                 return 0;
1152         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1153                 return 0;
1154         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1155                 return 0;
1156
1157         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1158 }
1159
1160 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1161
1162 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1163 {
1164         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1165         struct dentry *dir;
1166         int err;
1167
1168         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1169                                        "fail_page_alloc");
1170         if (err)
1171                 return err;
1172         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1173
1174         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1175                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1176                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1177
1178         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1179                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1180                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1181         fail_page_alloc.min_order_file =
1182                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1183                                    &fail_page_alloc.min_order);
1184
1185         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1186             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1187             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1188                 err = -ENOMEM;
1189                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1190                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1191                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1192                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1193         }
1194
1195         return err;
1196 }
1197
1198 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1199
1200 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1201
1202 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1203
1204 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1205 {
1206         return 0;
1207 }
1208
1209 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1210
1211 /*
1212  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1213  * of the allocation.
1214  */
1215 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1216                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1217 {
1218         /* free_pages my go negative - that's OK */
1219         long min = mark;
1220         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1221         int o;
1222
1223         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1224                 min -= min / 2;
1225         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1226                 min -= min / 4;
1227
1228         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1229                 return 0;
1230         for (o = 0; o < order; o++) {
1231                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1232                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1233
1234                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1235                 min >>= 1;
1236
1237                 if (free_pages <= min)
1238                         return 0;
1239         }
1240         return 1;
1241 }
1242
1243 #ifdef CONFIG_NUMA
1244 /*
1245  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1246  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1247  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1248  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1249  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1250  *
1251  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1252  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1253  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1254  *
1255  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1256  * nothing and returns NULL.
1257  *
1258  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1259  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1260  *
1261  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1262  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1263  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1264  * quickly as we can.
1265  */
1266 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1267 {
1268         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1269         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1270
1271         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1272         if (!zlc)
1273                 return NULL;
1274
1275         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1276                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1277                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1278         }
1279
1280         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1281                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1282                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1283         return allowednodes;
1284 }
1285
1286 /*
1287  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1288  * if it is worth looking at further for free memory:
1289  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1290  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1291  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1292  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1293  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1294  * else return false (zero) if it is not.
1295  *
1296  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1297  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1298  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1299  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1300  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1301  * into the second scan of the zonelist.
1302  *
1303  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1304  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1305  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1306  * unturned looking for a free page.
1307  */
1308 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1309                                                 nodemask_t *allowednodes)
1310 {
1311         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1312         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1313         int n;                          /* node that zone *z is on */
1314
1315         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1316         if (!zlc)
1317                 return 1;
1318
1319         i = z - zonelist->_zonerefs;
1320         n = zlc->z_to_n[i];
1321
1322         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1323         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1324 }
1325
1326 /*
1327  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1328  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1329  * from that zone don't waste time re-examining it.
1330  */
1331 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1332 {
1333         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1334         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1335
1336         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1337         if (!zlc)
1338                 return;
1339
1340         i = z - zonelist->_zonerefs;
1341
1342         set_bit(i, zlc->fullzones);
1343 }
1344
1345 #else   /* CONFIG_NUMA */
1346
1347 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1348 {
1349         return NULL;
1350 }
1351
1352 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1353                                 nodemask_t *allowednodes)
1354 {
1355         return 1;
1356 }
1357
1358 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1359 {
1360 }
1361 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1362
1363 /*
1364  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1365  * a page.
1366  */
1367 static struct page *
1368 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1369                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags)
1370 {
1371         struct zoneref *z;
1372         struct page *page = NULL;
1373         int classzone_idx;
1374         struct zone *zone, *preferred_zone;
1375         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1376         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1377         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1378
1379         (void)first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1380                                                         &preferred_zone);
1381         if (!preferred_zone)
1382                 return NULL;
1383
1384         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1385
1386 zonelist_scan:
1387         /*
1388          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1389          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1390          */
1391         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1392                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1393                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1394                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1395                                 continue;
1396                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1397                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1398                                 goto try_next_zone;
1399
1400                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1401                         unsigned long mark;
1402                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1403                                 mark = zone->pages_min;
1404                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1405                                 mark = zone->pages_low;
1406                         else
1407                                 mark = zone->pages_high;
1408                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1409                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1410                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1411                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1412                                         goto this_zone_full;
1413                         }
1414                 }
1415
1416                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order, gfp_mask);
1417                 if (page)
1418                         break;
1419 this_zone_full:
1420                 if (NUMA_BUILD)
1421                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1422 try_next_zone:
1423                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1424                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1425                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1426                         zlc_active = 1;
1427                         did_zlc_setup = 1;
1428                 }
1429         }
1430
1431         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1432                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1433                 zlc_active = 0;
1434                 goto zonelist_scan;
1435         }
1436         return page;
1437 }
1438
1439 /*
1440  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1441  */
1442 struct page *
1443 __alloc_pages_internal(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1444                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1445 {
1446         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1447         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1448         struct zoneref *z;
1449         struct zone *zone;
1450         struct page *page;
1451         struct reclaim_state reclaim_state;
1452         struct task_struct *p = current;
1453         int do_retry;
1454         int alloc_flags;
1455         unsigned long did_some_progress;
1456         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1457
1458         might_sleep_if(wait);
1459
1460         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1461                 return NULL;
1462
1463 restart:
1464         z = zonelist->_zonerefs;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
1465
1466         if (unlikely(!z->zone)) {
1467                 /*
1468                  * Happens if we have an empty zonelist as a result of
1469                  * GFP_THISNODE being used on a memoryless node
1470                  */
1471                 return NULL;
1472         }
1473
1474         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1475                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
1476         if (page)
1477                 goto got_pg;
1478
1479         /*
1480          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1481          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1482          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1483          * using a larger set of nodes after it has established that the
1484          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1485          * over allocated.
1486          */
1487         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1488                 goto nopage;
1489
1490         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1491                 wakeup_kswapd(zone, order);
1492
1493         /*
1494          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1495          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1496          * to how we want to proceed.
1497          *
1498          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1499          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1500          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1501          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1502          */
1503         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1504         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1505                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1506         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1507                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1508         if (wait)
1509                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1510
1511         /*
1512          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1513          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1514          *
1515          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1516          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1517          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1518          */
1519         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1520                                                 high_zoneidx, alloc_flags);
1521         if (page)
1522                 goto got_pg;
1523
1524         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1525
1526 rebalance:
1527         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1528                         && !in_interrupt()) {
1529                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1530 nofail_alloc:
1531                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1532                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1533                                 zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1534                         if (page)
1535                                 goto got_pg;
1536                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1537                                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1538                                 goto nofail_alloc;
1539                         }
1540                 }
1541                 goto nopage;
1542         }
1543
1544         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1545         if (!wait)
1546                 goto nopage;
1547
1548         cond_resched();
1549
1550         /* We now go into synchronous reclaim */
1551         cpuset_memory_pressure_bump();
1552         /*
1553          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1554          */
1555         cpuset_update_task_memory_state();
1556         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1557         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1558         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1559
1560         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask);
1561
1562         p->reclaim_state = NULL;
1563         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1564
1565         cond_resched();
1566
1567         if (order != 0)
1568                 drain_all_pages();
1569
1570         if (likely(did_some_progress)) {
1571                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1572                                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags);
1573                 if (page)
1574                         goto got_pg;
1575         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1576                 if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1577                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
1578                         goto restart;
1579                 }
1580
1581                 /*
1582                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1583                  * very high watermark here, this is only to catch
1584                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1585                  * under heavy pressure.
1586                  */
1587                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1588                         order, zonelist, high_zoneidx,
1589                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1590                 if (page) {
1591                         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1592                         goto got_pg;
1593                 }
1594
1595                 /* The OOM killer will not help higher order allocs so fail */
1596                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
1597                         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1598                         goto nopage;
1599                 }
1600
1601                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1602                 clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1603                 goto restart;
1604         }
1605
1606         /*
1607          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1608          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1609          *
1610          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1611          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1612          * implementations.
1613          *
1614          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1615          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1616          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1617          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1618          * allocation still fails, we stop retrying.
1619          */
1620         pages_reclaimed += did_some_progress;
1621         do_retry = 0;
1622         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1623                 if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
1624                         do_retry = 1;
1625                 } else {
1626                         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT &&
1627                                 pages_reclaimed < (1 << order))
1628                                         do_retry = 1;
1629                 }
1630                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1631                         do_retry = 1;
1632         }
1633         if (do_retry) {
1634                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1635                 goto rebalance;
1636         }
1637
1638 nopage:
1639         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1640                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1641                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1642                         p->comm, order, gfp_mask);
1643                 dump_stack();
1644                 show_mem();
1645         }
1646 got_pg:
1647         return page;
1648 }
1649 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_internal);
1650
1651 /*
1652  * Common helper functions.
1653  */
1654 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1655 {
1656         struct page * page;
1657         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1658         if (!page)
1659                 return 0;
1660         return (unsigned long) page_address(page);
1661 }
1662
1663 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1664
1665 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1666 {
1667         struct page * page;
1668
1669         /*
1670          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1671          * a highmem page
1672          */
1673         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1674
1675         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1676         if (page)
1677                 return (unsigned long) page_address(page);
1678         return 0;
1679 }
1680
1681 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1682
1683 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1684 {
1685         int i = pagevec_count(pvec);
1686
1687         while (--i >= 0)
1688                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1689 }
1690
1691 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1692 {
1693         if (put_page_testzero(page)) {
1694                 if (order == 0)
1695                         free_hot_page(page);
1696                 else
1697                         __free_pages_ok(page, order);
1698         }
1699 }
1700
1701 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1702
1703 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1704 {
1705         if (addr != 0) {
1706                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1707                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1708         }
1709 }
1710
1711 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1712
1713 /**
1714  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1715  * @size: the number of bytes to allocate
1716  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1717  *
1718  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1719  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1720  * allocate memory in power-of-two pages.
1721  *
1722  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1723  *
1724  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1725  */
1726 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1727 {
1728         unsigned int order = get_order(size);
1729         unsigned long addr;
1730
1731         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1732         if (addr) {
1733                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1734                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1735
1736                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1737                 while (used < alloc_end) {
1738                         free_page(used);
1739                         used += PAGE_SIZE;
1740                 }
1741         }
1742
1743         return (void *)addr;
1744 }
1745 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1746
1747 /**
1748  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1749  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1750  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1751  *
1752  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1753  */
1754 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1755 {
1756         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1757         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1758
1759         while (addr < end) {
1760                 free_page(addr);
1761                 addr += PAGE_SIZE;
1762         }
1763 }
1764 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1765
1766 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1767 {
1768         struct zoneref *z;
1769         struct zone *zone;
1770
1771         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1772         unsigned int sum = 0;
1773
1774         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1775
1776         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1777                 unsigned long size = zone->present_pages;
1778                 unsigned long high = zone->pages_high;
1779                 if (size > high)
1780                         sum += size - high;
1781         }
1782
1783         return sum;
1784 }
1785
1786 /*
1787  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1788  */
1789 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1790 {
1791         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1792 }
1793 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1794
1795 /*
1796  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1797  */
1798 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1799 {
1800         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1801 }
1802
1803 static inline void show_node(struct zone *zone)
1804 {
1805         if (NUMA_BUILD)
1806                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1807 }
1808
1809 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1810 {
1811         val->totalram = totalram_pages;
1812         val->sharedram = 0;
1813         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1814         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1815         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1816         val->freehigh = nr_free_highpages();
1817         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1818 }
1819
1820 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1821
1822 #ifdef CONFIG_NUMA
1823 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1824 {
1825         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1826
1827         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1828         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
1829 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1830         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1831         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
1832                         NR_FREE_PAGES);
1833 #else
1834         val->totalhigh = 0;
1835         val->freehigh = 0;
1836 #endif
1837         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1838 }
1839 #endif
1840
1841 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1842
1843 /*
1844  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1845  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1846  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1847  */
1848 void show_free_areas(void)
1849 {
1850         int cpu;
1851         struct zone *zone;
1852
1853         for_each_zone(zone) {
1854                 if (!populated_zone(zone))
1855                         continue;
1856
1857                 show_node(zone);
1858                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1859
1860                 for_each_online_cpu(cpu) {
1861                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1862
1863                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1864
1865                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1866                                cpu, pageset->pcp.high,
1867                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
1868                 }
1869         }
1870
1871         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
1872                 " inactive_file:%lu"
1873 //TODO:  check/adjust line lengths
1874 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1875                 " unevictable:%lu"
1876 #endif
1877                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
1878                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
1879                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
1880                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
1881                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
1882                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
1883 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1884                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
1885 #endif
1886                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1887                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1888                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1889                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
1890                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1891                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1892                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1893                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
1894                 global_page_state(NR_BOUNCE));
1895
1896         for_each_zone(zone) {
1897                 int i;
1898
1899                 if (!populated_zone(zone))
1900                         continue;
1901
1902                 show_node(zone);
1903                 printk("%s"
1904                         " free:%lukB"
1905                         " min:%lukB"
1906                         " low:%lukB"
1907                         " high:%lukB"
1908                         " active_anon:%lukB"
1909                         " inactive_anon:%lukB"
1910                         " active_file:%lukB"
1911                         " inactive_file:%lukB"
1912 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1913                         " unevictable:%lukB"
1914 #endif
1915                         " present:%lukB"
1916                         " pages_scanned:%lu"
1917                         " all_unreclaimable? %s"
1918                         "\n",
1919                         zone->name,
1920                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
1921                         K(zone->pages_min),
1922                         K(zone->pages_low),
1923                         K(zone->pages_high),
1924                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
1925                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
1926                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
1927                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
1928 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1929                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
1930 #endif
1931                         K(zone->present_pages),
1932                         zone->pages_scanned,
1933                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
1934                         );
1935                 printk("lowmem_reserve[]:");
1936                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1937                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1938                 printk("\n");
1939         }
1940
1941         for_each_zone(zone) {
1942                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1943
1944                 if (!populated_zone(zone))
1945                         continue;
1946
1947                 show_node(zone);
1948                 printk("%s: ", zone->name);
1949
1950                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1951                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1952                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1953                         total += nr[order] << order;
1954                 }
1955                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1956                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1957                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1958                 printk("= %lukB\n", K(total));
1959         }
1960
1961         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
1962
1963         show_swap_cache_info();
1964 }
1965
1966 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
1967 {
1968         zoneref->zone = zone;
1969         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * Builds allocation fallback zone lists.
1974  *
1975  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1976  */
1977 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
1978                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1979 {
1980         struct zone *zone;
1981
1982         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1983         zone_type++;
1984
1985         do {
1986                 zone_type--;
1987                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1988                 if (populated_zone(zone)) {
1989                         zoneref_set_zone(zone,
1990                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
1991                         check_highest_zone(zone_type);
1992                 }
1993
1994         } while (zone_type);
1995         return nr_zones;
1996 }
1997
1998
1999 /*
2000  *  zonelist_order:
2001  *  0 = automatic detection of better ordering.
2002  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2003  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2004  *
2005  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2006  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2007  */
2008 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2009 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2010 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2011
2012 /* zonelist order in the kernel.
2013  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2014  */
2015 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2016 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2017
2018
2019 #ifdef CONFIG_NUMA
2020 /* The value user specified ....changed by config */
2021 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2022 /* string for sysctl */
2023 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2024 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2025
2026 /*
2027  * interface for configure zonelist ordering.
2028  * command line option "numa_zonelist_order"
2029  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2030  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2031  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2032  */
2033
2034 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2035 {
2036         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2037                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2038         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2039                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2040         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2041                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2042         } else {
2043                 printk(KERN_WARNING
2044                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2045                         "%s\n", s);
2046                 return -EINVAL;
2047         }
2048         return 0;
2049 }
2050
2051 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2052 {
2053         if (s)
2054                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2055         return 0;
2056 }
2057 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2058
2059 /*
2060  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2061  */
2062 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2063                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2064                 loff_t *ppos)
2065 {
2066         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2067         int ret;
2068
2069         if (write)
2070                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2071                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2072         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2073         if (ret)
2074                 return ret;
2075         if (write) {
2076                 int oldval = user_zonelist_order;
2077                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2078                         /*
2079                          * bogus value.  restore saved string
2080                          */
2081                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2082                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2083                         user_zonelist_order = oldval;
2084                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2085                         build_all_zonelists();
2086         }
2087         return 0;
2088 }
2089
2090
2091 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
2092 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2093
2094 /**
2095  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2096  * @node: node whose fallback list we're appending
2097  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2098  *
2099  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2100  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2101  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2102  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2103  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2104  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2105  * on them otherwise.
2106  * It returns -1 if no node is found.
2107  */
2108 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2109 {
2110         int n, val;
2111         int min_val = INT_MAX;
2112         int best_node = -1;
2113         node_to_cpumask_ptr(tmp, 0);
2114
2115         /* Use the local node if we haven't already */
2116         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2117                 node_set(node, *used_node_mask);
2118                 return node;
2119         }
2120
2121         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2122
2123                 /* Don't want a node to appear more than once */
2124                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2125                         continue;
2126
2127                 /* Use the distance array to find the distance */
2128                 val = node_distance(node, n);
2129
2130                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2131                 val += (n < node);
2132
2133                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2134                 node_to_cpumask_ptr_next(tmp, n);
2135                 if (!cpus_empty(*tmp))
2136                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2137
2138                 /* Slight preference for less loaded node */
2139                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2140                 val += node_load[n];
2141
2142                 if (val < min_val) {
2143                         min_val = val;
2144                         best_node = n;
2145                 }
2146         }
2147
2148         if (best_node >= 0)
2149                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2150
2151         return best_node;
2152 }
2153
2154
2155 /*
2156  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2157  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2158  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2159  */
2160 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2161 {
2162         int j;
2163         struct zonelist *zonelist;
2164
2165         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2166         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2167                 ;
2168         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2169                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2170         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2171         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2172 }
2173
2174 /*
2175  * Build gfp_thisnode zonelists
2176  */
2177 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2178 {
2179         int j;
2180         struct zonelist *zonelist;
2181
2182         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2183         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2184         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2185         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2186 }
2187
2188 /*
2189  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2190  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2191  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2192  * may still exist in local DMA zone.
2193  */
2194 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2195
2196 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2197 {
2198         int pos, j, node;
2199         int zone_type;          /* needs to be signed */
2200         struct zone *z;
2201         struct zonelist *zonelist;
2202
2203         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2204         pos = 0;
2205         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2206                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2207                         node = node_order[j];
2208                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2209                         if (populated_zone(z)) {
2210                                 zoneref_set_zone(z,
2211                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2212                                 check_highest_zone(zone_type);
2213                         }
2214                 }
2215         }
2216         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2217         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2218 }
2219
2220 static int default_zonelist_order(void)
2221 {
2222         int nid, zone_type;
2223         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2224         struct zone *z;
2225         int average_size;
2226         /*
2227          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2228          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2229          * into OOM very easily.
2230          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2231          */
2232         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2233         low_kmem_size = 0;
2234         total_size = 0;
2235         for_each_online_node(nid) {
2236                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2237                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2238                         if (populated_zone(z)) {
2239                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2240                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2241                                 total_size += z->present_pages;
2242                         }
2243                 }
2244         }
2245         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2246             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2247                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2248         /*
2249          * look into each node's config.
2250          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2251          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2252          */
2253         average_size = total_size /
2254                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2255         for_each_online_node(nid) {
2256                 low_kmem_size = 0;
2257                 total_size = 0;
2258                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2259                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2260                         if (populated_zone(z)) {
2261                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2262                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2263                                 total_size += z->present_pages;
2264                         }
2265                 }
2266                 if (low_kmem_size &&
2267                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2268                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2269                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2270         }
2271         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2272 }
2273
2274 static void set_zonelist_order(void)
2275 {
2276         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2277                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2278         else
2279                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2280 }
2281
2282 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2283 {
2284         int j, node, load;
2285         enum zone_type i;
2286         nodemask_t used_mask;
2287         int local_node, prev_node;
2288         struct zonelist *zonelist;
2289         int order = current_zonelist_order;
2290
2291         /* initialize zonelists */
2292         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2293                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2294                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2295                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2296         }
2297
2298         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2299         local_node = pgdat->node_id;
2300         load = num_online_nodes();
2301         prev_node = local_node;
2302         nodes_clear(used_mask);
2303
2304         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2305         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2306         j = 0;
2307
2308         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2309                 int distance = node_distance(local_node, node);
2310
2311                 /*
2312                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2313                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2314                  */
2315                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2316                         zone_reclaim_mode = 1;
2317
2318                 /*
2319                  * We don't want to pressure a particular node.
2320                  * So adding penalty to the first node in same
2321                  * distance group to make it round-robin.
2322                  */
2323                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2324                         node_load[node] = load;
2325
2326                 prev_node = node;
2327                 load--;
2328                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2329                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2330                 else
2331                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2332         }
2333
2334         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2335                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2336                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2337         }
2338
2339         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2340 }
2341
2342 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2343 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2344 {
2345         struct zonelist *zonelist;
2346         struct zonelist_cache *zlc;
2347         struct zoneref *z;
2348
2349         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2350         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2351         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2352         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2353                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2354 }
2355
2356
2357 #else   /* CONFIG_NUMA */
2358
2359 static void set_zonelist_order(void)
2360 {
2361         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2362 }
2363
2364 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2365 {
2366         int node, local_node;
2367         enum zone_type j;
2368         struct zonelist *zonelist;
2369
2370         local_node = pgdat->node_id;
2371
2372         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2373         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2374
2375         /*
2376          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2377          * of all the other nodes.
2378          * We don't want to pressure a particular node, so when
2379          * building the zones for node N, we make sure that the
2380          * zones coming right after the local ones are those from
2381          * node N+1 (modulo N)
2382          */
2383         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2384                 if (!node_online(node))
2385                         continue;
2386                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2387                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2388         }
2389         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2390                 if (!node_online(node))
2391                         continue;
2392                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2393                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2394         }
2395
2396         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2397         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2398 }
2399
2400 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2401 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2402 {
2403         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2404 }
2405
2406 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2407
2408 /* return values int ....just for stop_machine() */
2409 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2410 {
2411         int nid;
2412
2413         for_each_online_node(nid) {
2414                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2415
2416                 build_zonelists(pgdat);
2417                 build_zonelist_cache(pgdat);
2418         }
2419         return 0;
2420 }
2421
2422 void build_all_zonelists(void)
2423 {
2424         set_zonelist_order();
2425
2426         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2427                 __build_all_zonelists(NULL);
2428                 mminit_verify_zonelist();
2429                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2430         } else {
2431                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2432                    of zonelist */
2433                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2434                 /* cpuset refresh routine should be here */
2435         }
2436         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2437         /*
2438          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2439          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2440          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2441          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2442          * disabled and enable it later
2443          */
2444         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2445                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2446         else
2447                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2448
2449         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2450                 "Total pages: %ld\n",
2451                         num_online_nodes(),
2452                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2453                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2454                         vm_total_pages);
2455 #ifdef CONFIG_NUMA
2456         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2457 #endif
2458 }
2459
2460 /*
2461  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2462  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2463  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2464  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2465  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2466  * conservative, even though it seems large.
2467  *
2468  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2469  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2470  */
2471 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2472
2473 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2474 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2475 {
2476         unsigned long size = 1;
2477
2478         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2479
2480         while (size < pages)
2481                 size <<= 1;
2482
2483         /*
2484          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2485          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2486          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2487          */
2488         size = min(size, 4096UL);
2489
2490         return max(size, 4UL);
2491 }
2492 #else
2493 /*
2494  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2495  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2496  *
2497  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2498  *
2499  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2500  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2501  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2502  *
2503  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2504  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2505  *
2506  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2507  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2508  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2509  */
2510 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2511 {
2512         return 4096UL;
2513 }
2514 #endif
2515
2516 /*
2517  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2518  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2519  * hash function before the remainder is taken.
2520  */
2521 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2522 {
2523         return ffz(~size);
2524 }
2525
2526 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2527
2528 /*
2529  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2530  * of blocks reserved is based on zone->pages_min. The memory within the
2531  * reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2532  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2533  * blocks as reclaim kicks in
2534  */
2535 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2536 {
2537         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2538         struct page *page;
2539         unsigned long reserve, block_migratetype;
2540
2541         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2542         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2543         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2544         reserve = roundup(zone->pages_min, pageblock_nr_pages) >>
2545                                                         pageblock_order;
2546
2547         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2548                 if (!pfn_valid(pfn))
2549                         continue;
2550                 page = pfn_to_page(pfn);
2551
2552                 /* Watch out for overlapping nodes */
2553                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2554                         continue;
2555
2556                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2557                 if (PageReserved(page))
2558                         continue;
2559
2560                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2561
2562                 /* If this block is reserved, account for it */
2563                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2564                         reserve--;
2565                         continue;
2566                 }
2567
2568                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2569                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2570                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2571                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2572                         reserve--;
2573                         continue;
2574                 }
2575
2576                 /*
2577                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2578                  * take it back
2579                  */
2580                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2581                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2582                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2583                 }
2584         }
2585 }
2586
2587 /*
2588  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2589  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2590  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2591  */
2592 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2593                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2594 {
2595         struct page *page;
2596         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2597         unsigned long pfn;
2598         struct zone *z;
2599
2600         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2601         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2602                 /*
2603                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2604                  * handed to this function.  They do not
2605                  * exist on hotplugged memory.
2606                  */
2607                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2608                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2609                                 continue;
2610                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2611                                 continue;
2612                 }
2613                 page = pfn_to_page(pfn);
2614                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2615                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2616                 init_page_count(page);
2617                 reset_page_mapcount(page);
2618                 SetPageReserved(page);
2619                 /*
2620                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2621                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2622                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2623                  * the address space during boot when many long-lived
2624                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2625                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2626                  * setup_zone_migrate_reserve()
2627                  *
2628                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2629                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2630                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2631                  * pfn out of zone.
2632                  */
2633                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2634                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2635                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2636                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2637
2638                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2639 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2640                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2641                 if (!is_highmem_idx(zone))
2642                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2643 #endif
2644         }
2645 }
2646
2647 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2648 {
2649         int order, t;
2650         for_each_migratetype_order(order, t) {
2651                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2652                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2653         }
2654 }
2655
2656 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2657 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2658         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2659 #endif
2660
2661 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2662 {
2663         int batch;
2664
2665         /*
2666          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2667          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2668          *
2669          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2670          */
2671         batch = zone->present_pages / 1024;
2672         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2673                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2674         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2675         if (batch < 1)
2676                 batch = 1;
2677
2678         /*
2679          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2680          * of 2 value was found to be more likely to have
2681          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2682          *
2683          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2684          * batches of pages, one task can end up with a lot
2685          * of pages of one half of the possible page colors
2686          * and the other with pages of the other colors.
2687          */
2688         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
2689
2690         return batch;
2691 }
2692
2693 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2694 {
2695         struct per_cpu_pages *pcp;
2696
2697         memset(p, 0, sizeof(*p));
2698
2699         pcp = &p->pcp;
2700         pcp->count = 0;
2701         pcp->high = 6 * batch;
2702         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2703         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2704 }
2705
2706 /*
2707  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2708  * to the value high for the pageset p.
2709  */
2710
2711 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2712                                 unsigned long high)
2713 {
2714         struct per_cpu_pages *pcp;
2715
2716         pcp = &p->pcp;
2717         pcp->high = high;
2718         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2719         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2720                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2721 }
2722
2723
2724 #ifdef CONFIG_NUMA
2725 /*
2726  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2727  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2728  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2729  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2730  * with interrupts disabled.
2731  *
2732  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2733  *
2734  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2735  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2736  * hotplugged processors.
2737  *
2738  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2739  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2740  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2741  */
2742 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2743
2744 /*
2745  * Dynamically allocate memory for the
2746  * per cpu pageset array in struct zone.
2747  */
2748 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2749 {
2750         struct zone *zone, *dzone;
2751         int node = cpu_to_node(cpu);
2752
2753         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2754
2755         for_each_zone(zone) {
2756
2757                 if (!populated_zone(zone))
2758                         continue;
2759
2760                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2761                                          GFP_KERNEL, node);
2762                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2763                         goto bad;
2764
2765                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2766
2767                 if (percpu_pagelist_fraction)
2768                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2769                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2770         }
2771
2772         return 0;
2773 bad:
2774         for_each_zone(dzone) {
2775                 if (!populated_zone(dzone))
2776                         continue;
2777                 if (dzone == zone)
2778                         break;
2779                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2780                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2781         }
2782         return -ENOMEM;
2783 }
2784
2785 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2786 {
2787         struct zone *zone;
2788
2789         for_each_zone(zone) {
2790                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2791
2792                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2793                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2794                         kfree(pset);
2795                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2796         }
2797 }
2798
2799 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2800                 unsigned long action,
2801                 void *hcpu)
2802 {
2803         int cpu = (long)hcpu;
2804         int ret = NOTIFY_OK;
2805
2806         switch (action) {
2807         case CPU_UP_PREPARE:
2808         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2809                 if (process_zones(cpu))
2810                         ret = NOTIFY_BAD;
2811                 break;
2812         case CPU_UP_CANCELED:
2813         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2814         case CPU_DEAD:
2815         case CPU_DEAD_FROZEN:
2816                 free_zone_pagesets(cpu);
2817                 break;
2818         default:
2819                 break;
2820         }
2821         return ret;
2822 }
2823
2824 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
2825         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
2826
2827 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
2828 {
2829         int err;
2830
2831         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
2832          * A cpuup callback will do this for every cpu
2833          * as it comes online
2834          */
2835         err = process_zones(smp_processor_id());
2836         BUG_ON(err);
2837         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
2838 }
2839
2840 #endif
2841
2842 static noinline __init_refok
2843 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
2844 {
2845         int i;
2846         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2847         size_t alloc_size;
2848
2849         /*
2850          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
2851          * per zone.
2852          */
2853         zone->wait_table_hash_nr_entries =
2854                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
2855         zone->wait_table_bits =
2856                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
2857         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
2858                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
2859
2860         if (!slab_is_available()) {
2861                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
2862                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
2863         } else {
2864                 /*
2865                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
2866                  * via memory hot-add.
2867                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
2868                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
2869                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
2870                  * node itself as well.
2871                  * To use this new node's memory, further consideration will be
2872                  * necessary.
2873                  */
2874                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
2875         }
2876         if (!zone->wait_table)
2877                 return -ENOMEM;
2878
2879         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
2880                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
2881
2882         return 0;
2883 }
2884
2885 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2886 {
2887         int cpu;
2888         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2889
2890         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2891 #ifdef CONFIG_NUMA
2892                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2893                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2894                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2895 #else
2896                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2897 #endif
2898         }
2899         if (zone->present_pages)
2900                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2901                         zone->name, zone->present_pages, batch);
2902 }
2903
2904 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2905                                         unsigned long zone_start_pfn,
2906                                         unsigned long size,
2907                                         enum memmap_context context)
2908 {
2909         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2910         int ret;
2911         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
2912         if (ret)
2913                 return ret;
2914         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2915
2916         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2917
2918         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
2919                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
2920                         pgdat->node_id,
2921                         (unsigned long)zone_idx(zone),
2922                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
2923
2924         zone_init_free_lists(zone);
2925
2926         return 0;
2927 }
2928
2929 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2930 /*
2931  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
2932  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
2933  */
2934 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
2935 {
2936         int i;
2937
2938         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2939                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2940                         return i;
2941
2942         return -1;
2943 }
2944
2945 /*
2946  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2947  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
2948  */
2949 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2950 {
2951         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2952                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2953                         return index;
2954
2955         return -1;
2956 }
2957
2958 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2959 /*
2960  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2961  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2962  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2963  * alternative
2964  */
2965 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2966 {
2967         int i;
2968
2969         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2970                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2971                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2972
2973                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2974                         return early_node_map[i].nid;
2975         }
2976
2977         return 0;
2978 }
2979 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2980
2981 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2982 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2983         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2984                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2985
2986 /**
2987  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2988  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
2989  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
2990  *
2991  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2992  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2993  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2994  */
2995 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2996                                                 unsigned long max_low_pfn)
2997 {
2998         int i;
2999
3000         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3001                 unsigned long size_pages = 0;
3002                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3003
3004                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3005                         continue;
3006
3007                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3008                         end_pfn = max_low_pfn;
3009
3010                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3011                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3012                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3013                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3014         }
3015 }
3016
3017 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3018 {
3019         int i;
3020         int ret;
3021
3022         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3023                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3024                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3025                 if (ret)
3026                         break;
3027         }
3028 }
3029 /**
3030  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3031  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3032  *
3033  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3034  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3035  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3036  */
3037 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3038 {
3039         int i;
3040
3041         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3042                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3043                                 early_node_map[i].start_pfn,
3044                                 early_node_map[i].end_pfn);
3045 }
3046
3047 /**
3048  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
3049  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
3050  * @start_pfn: The start pfn of the node
3051  * @end_pfn: The end pfn of the node
3052  *
3053  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
3054  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
3055  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
3056  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
3057  * be used later.
3058  */
3059 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3060 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
3061                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3062 {
3063         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "zoneboundary",
3064                         "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
3065                         nid, start_pfn, end_pfn);
3066
3067         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
3068         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
3069                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
3070
3071         /* Update the boundaries */
3072         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
3073                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
3074         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
3075                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
3076 }
3077
3078 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
3079 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
3080                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3081 {
3082         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "zoneboundary",
3083                         "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
3084                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
3085
3086         /* Return if boundary information has not been provided */
3087         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
3088                 return;
3089
3090         /* Check the boundaries and update if necessary */
3091         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
3092                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
3093         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
3094                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
3095 }
3096 #else
3097 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
3098                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
3099
3100 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
3101                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
3102 #endif
3103
3104
3105 /**
3106  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3107  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3108  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3109  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3110  *
3111  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3112  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3113  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3114  * PFNs will be 0.
3115  */
3116 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3117                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3118 {
3119         int i;
3120         *start_pfn = -1UL;
3121         *end_pfn = 0;
3122
3123         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3124                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3125                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3126         }
3127
3128         if (*start_pfn == -1UL)
3129                 *start_pfn = 0;
3130
3131         /* Push the node boundaries out if requested */
3132         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
3133 }
3134
3135 /*
3136  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3137  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3138  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3139  */
3140 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3141 {
3142         int zone_index;
3143         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3144                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3145                         continue;
3146
3147                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3148                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3149                         break;
3150         }
3151
3152         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3153         movable_zone = zone_index;
3154 }
3155
3156 /*
3157  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3158  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3159  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3160  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3161  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3162  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3163  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3164  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3165  */
3166 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3167                                         unsigned long zone_type,
3168                                         unsigned long node_start_pfn,
3169                                         unsigned long node_end_pfn,
3170                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3171                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3172 {
3173         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3174         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3175                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3176                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3177                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3178                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3179                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3180
3181                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3182                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3183                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3184                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3185
3186                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3187                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3188                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3189         }
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3194  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3195  */
3196 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3197                                         unsigned long zone_type,
3198                                         unsigned long *ignored)
3199 {
3200         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3201         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3202
3203         /* Get the start and end of the node and zone */
3204         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3205         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3206         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3207         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3208                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3209                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3210
3211         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3212         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3213                 return 0;
3214
3215         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3216         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3217         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3218
3219         /* Return the spanned pages */
3220         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3221 }
3222
3223 /*
3224  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3225  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3226  */
3227 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3228                                 unsigned long range_start_pfn,
3229                                 unsigned long range_end_pfn)
3230 {
3231         int i = 0;
3232         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3233         unsigned long start_pfn;
3234
3235         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3236         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3237         if (i == -1)
3238                 return 0;
3239
3240         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3241
3242         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3243         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3244                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3245
3246         /* Find all holes for the zone within the node */
3247         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3248
3249                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3250                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3251                         break;
3252
3253                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3254                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3255                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3256
3257                 /* Update the hole size cound and move on */
3258                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3259                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3260                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3261                 }
3262                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3263         }
3264
3265         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3266         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3267                 hole_pages += range_end_pfn -
3268                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3269
3270         return hole_pages;
3271 }
3272
3273 /**
3274  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3275  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3276  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3277  *
3278  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3279  */
3280 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3281                                                         unsigned long end_pfn)
3282 {
3283         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3284 }
3285
3286 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3287 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3288                                         unsigned long zone_type,
3289                                         unsigned long *ignored)
3290 {
3291         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3292         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3293
3294         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3295         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3296                                                         node_start_pfn);
3297         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3298                                                         node_end_pfn);
3299
3300         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3301                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3302                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3303         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3304 }
3305
3306 #else
3307 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3308                                         unsigned long zone_type,
3309                                         unsigned long *zones_size)
3310 {
3311         return zones_size[zone_type];
3312 }
3313
3314 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3315                                                 unsigned long zone_type,
3316                                                 unsigned long *zholes_size)
3317 {
3318         if (!zholes_size)
3319                 return 0;
3320
3321         return zholes_size[zone_type];
3322 }
3323
3324 #endif
3325
3326 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3327                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3328 {
3329         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3330         enum zone_type i;
3331
3332         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3333                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3334                                                                 zones_size);
3335         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3336
3337         realtotalpages = totalpages;
3338         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3339                 realtotalpages -=
3340                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3341                                                                 zholes_size);
3342         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3343         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3344                                                         realtotalpages);
3345 }
3346
3347 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3348 /*
3349  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3350  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3351  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3352  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3353  * bytes.
3354  */
3355 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3356 {
3357         unsigned long usemapsize;
3358
3359         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3360         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3361         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3362         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3363
3364         return usemapsize / 8;
3365 }
3366
3367 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3368                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3369 {
3370         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3371         zone->pageblock_flags = NULL;
3372         if (usemapsize)
3373                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3374 }
3375 #else
3376 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3377                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3378 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3379
3380 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3381
3382 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3383 static inline int pageblock_default_order(void)
3384 {
3385         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3386                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3387
3388         return MAX_ORDER-1;
3389 }
3390
3391 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3392 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3393 {
3394         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3395         if (pageblock_order)
3396                 return;
3397
3398         /*
3399          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3400          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3401          */
3402         pageblock_order = order;
3403 }
3404 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3405
3406 /*
3407  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3408  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3409  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3410  * pageblock_order based on the kernel config
3411  */
3412 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3413 {
3414         return MAX_ORDER-1;
3415 }
3416 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3417
3418 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3419
3420 /*
3421  * Set up the zone data structures:
3422  *   - mark all pages reserved
3423  *   - mark all memory queues empty
3424  *   - clear the memory bitmaps
3425  */
3426 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3427                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3428 {
3429         enum zone_type j;
3430         int nid = pgdat->node_id;
3431         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3432         int ret;
3433
3434         pgdat_resize_init(pgdat);
3435         pgdat->nr_zones = 0;
3436         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3437         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3438         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3439         
3440         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3441                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3442                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3443                 enum lru_list l;
3444
3445                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3446                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3447                                                                 zholes_size);
3448
3449                 /*
3450                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3451                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3452                  * and per-cpu initialisations
3453                  */
3454                 memmap_pages =
3455                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3456                 if (realsize >= memmap_pages) {
3457                         realsize -= memmap_pages;
3458                         if (memmap_pages)
3459                                 printk(KERN_DEBUG
3460                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3461                                        zone_names[j], memmap_pages);
3462                 } else
3463                         printk(KERN_WARNING
3464                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3465                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3466
3467                 /* Account for reserved pages */
3468                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3469                         realsize -= dma_reserve;
3470                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3471                                         zone_names[0], dma_reserve);
3472                 }
3473
3474                 if (!is_highmem_idx(j))
3475                         nr_kernel_pages += realsize;
3476                 nr_all_pages += realsize;
3477
3478                 zone->spanned_pages = size;
3479                 zone->present_pages = realsize;
3480 #ifdef CONFIG_NUMA
3481                 zone->node = nid;
3482                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3483                                                 / 100;
3484                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3485 #endif
3486                 zone->name = zone_names[j];
3487                 spin_lock_init(&zone->lock);
3488                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3489                 zone_seqlock_init(zone);
3490                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3491
3492                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3493
3494                 zone_pcp_init(zone);
3495                 for_each_lru(l) {
3496                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3497                         zone->lru[l].nr_scan = 0;
3498                 }
3499                 zone->recent_rotated[0] = 0;
3500                 zone->recent_rotated[1] = 0;
3501                 zone->recent_scanned[0] = 0;
3502                 zone->recent_scanned[1] = 0;
3503                 zap_zone_vm_stats(zone);
3504                 zone->flags = 0;
3505                 if (!size)
3506                         continue;
3507
3508                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3509                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3510                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3511                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3512                 BUG_ON(ret);
3513                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3514                 zone_start_pfn += size;
3515         }
3516 }
3517
3518 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3519 {
3520         /* Skip empty nodes */
3521         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3522                 return;
3523
3524 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3525         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3526         if (!pgdat->node_mem_map) {
3527                 unsigned long size, start, end;
3528                 struct page *map;
3529
3530                 /*
3531                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3532                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3533                  * for the buddy allocator to function correctly.
3534                  */
3535                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3536                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3537                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3538                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3539                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3540                 if (!map)
3541                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3542                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3543         }
3544 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3545         /*
3546          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3547          */
3548         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3549                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3550 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3551                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3552                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3553 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3554         }
3555 #endif
3556 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3557 }
3558
3559 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3560                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3561 {
3562         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3563
3564         pgdat->node_id = nid;
3565         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3566         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3567
3568         alloc_node_mem_map(pgdat);
3569 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3570         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3571                 nid, (unsigned long)pgdat,
3572                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3573 #endif
3574
3575         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3576 }
3577
3578 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3579
3580 #if MAX_NUMNODES > 1
3581 /*
3582  * Figure out the number of possible node ids.
3583  */
3584 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3585 {
3586         unsigned int node;
3587         unsigned int highest = 0;
3588
3589         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3590                 highest = node;
3591         nr_node_ids = highest + 1;
3592 }
3593 #else
3594 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3595 {
3596 }
3597 #endif
3598
3599 /**
3600  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3601  * @nid: The node ID the range resides on
3602  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3603  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3604  *
3605  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3606  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3607  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3608  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3609  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3610  */
3611 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3612                                                 unsigned long end_pfn)
3613 {
3614         int i;
3615
3616         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3617                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3618                         "%d entries of %d used\n",
3619                         nid, start_pfn, end_pfn,
3620                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3621
3622         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3623
3624         /* Merge with existing active regions if possible */
3625         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3626                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3627                         continue;
3628
3629                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3630                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3631                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3632                         return;
3633
3634                 /* Merge forward if suitable */
3635                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3636                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3637                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3638                         return;
3639                 }
3640
3641                 /* Merge backward if suitable */
3642                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3643                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3644                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3645                         return;
3646                 }
3647         }
3648
3649         /* Check that early_node_map is large enough */
3650         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3651                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3652                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3653                 return;
3654         }
3655
3656         early_node_map[i].nid = nid;
3657         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3658         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3659         nr_nodemap_entries = i + 1;
3660 }
3661
3662 /**
3663  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3664  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3665  * @start_pfn: The new PFN of the range
3666  * @end_pfn: The new PFN of the range
3667  *
3668  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3669  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3670  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3671  * range.
3672  */
3673 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3674                                 unsigned long end_pfn)
3675 {
3676         int i, j;
3677         int removed = 0;
3678
3679         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3680                           nid, start_pfn, end_pfn);
3681
3682         /* Find the old active region end and shrink */
3683         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3684                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3685                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3686                         /* clear it */
3687                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3688                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3689                         removed = 1;
3690                         continue;
3691                 }
3692                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3693                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3694                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3695                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3696                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3697                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3698                         continue;
3699                 }
3700                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3701                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3702                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3703                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3704                         continue;
3705                 }
3706         }
3707
3708         if (!removed)
3709                 return;
3710
3711         /* remove the blank ones */
3712         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3713                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3714                         continue;
3715                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3716                         continue;
3717                 /* we found it, get rid of it */
3718                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3719                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3720                                 sizeof(early_node_map[j]));
3721                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3722                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3723                 nr_nodemap_entries--;
3724         }
3725 }
3726
3727 /**
3728  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3729  *
3730  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3731  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3732  * all currently registered regions.
3733  */
3734 void __init remove_all_active_ranges(void)
3735 {
3736         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3737         nr_nodemap_entries = 0;
3738 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3739         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
3740         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
3741 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
3742 }
3743
3744 /* Compare two active node_active_regions */
3745 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3746 {
3747         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3748         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3749
3750         /* Done this way to avoid overflows */
3751         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3752                 return 1;
3753         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3754                 return -1;
3755
3756         return 0;
3757 }
3758
3759 /* sort the node_map by start_pfn */
3760 static void __init sort_node_map(void)
3761 {
3762         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3763                         sizeof(struct node_active_region),
3764                         cmp_node_active_region, NULL);
3765 }
3766
3767 /* Find the lowest pfn for a node */
3768 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3769 {
3770         int i;
3771         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3772
3773         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3774         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3775                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3776
3777         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3778                 printk(KERN_WARNING
3779                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3780                 return 0;
3781         }
3782
3783         return min_pfn;
3784 }
3785
3786 /**
3787  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3788  *
3789  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3790  * add_active_range().
3791  */
3792 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3793 {
3794         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3795 }
3796
3797 /*
3798  * early_calculate_totalpages()
3799  * Sum pages in active regions for movable zone.
3800  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3801  */
3802 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3803 {
3804         int i;
3805         unsigned long totalpages = 0;
3806
3807         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3808                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3809                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3810                 totalpages += pages;
3811                 if (pages)
3812                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3813         }
3814         return totalpages;
3815 }
3816
3817 /*
3818  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3819  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3820  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3821  * others
3822  */
3823 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3824 {
3825         int i, nid;
3826         unsigned long usable_startpfn;
3827         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3828         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3829         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
3830
3831         /*
3832          * If movablecore was specified, calculate what size of
3833          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
3834          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
3835          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
3836          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
3837          * what movablecore would have allowed.
3838          */
3839         if (required_movablecore) {
3840                 unsigned long corepages;
3841
3842                 /*
3843                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
3844                  * was requested by the user
3845                  */
3846                 required_movablecore =
3847                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3848                 corepages = totalpages - required_movablecore;
3849
3850                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
3851         }
3852
3853         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
3854         if (!required_kernelcore)
3855                 return;
3856
3857         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
3858         find_usable_zone_for_movable();
3859         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
3860
3861 restart:
3862         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
3863         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3864         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
3865                 /*
3866                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
3867                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
3868                  * amount of memory for the kernel
3869                  */
3870                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
3871                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3872
3873                 /*
3874                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
3875                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
3876                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
3877                  */
3878                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
3879
3880                 /* Go through each range of PFNs within this node */
3881                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3882                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3883                         unsigned long size_pages;
3884
3885                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
3886                                                 zone_movable_pfn[nid]);
3887                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3888                         if (start_pfn >= end_pfn)
3889                                 continue;
3890
3891                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
3892                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
3893                                 unsigned long kernel_pages;
3894                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
3895                                                                 - start_pfn;
3896
3897                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
3898                                                         kernelcore_remaining);
3899                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
3900                                                         required_kernelcore);
3901
3902                                 /* Continue if range is now fully accounted */
3903                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
3904
3905                                         /*
3906                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
3907                                          * that if we have to rebalance
3908                                          * kernelcore across nodes, we will
3909                                          * not double account here
3910                                          */
3911                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
3912                                         continue;
3913                                 }
3914                                 start_pfn = usable_startpfn;
3915                         }
3916
3917                         /*
3918                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
3919                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
3920                          * number of pages used as kernelcore
3921                          */
3922                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
3923                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
3924                                 size_pages = kernelcore_remaining;
3925                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
3926
3927                         /*
3928                          * Some kernelcore has been met, update counts and
3929                          * break if the kernelcore for this node has been
3930                          * satisified
3931                          */
3932                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
3933                                                                 size_pages);
3934                         kernelcore_remaining -= size_pages;
3935                         if (!kernelcore_remaining)
3936                                 break;
3937                 }
3938         }
3939
3940         /*
3941          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
3942          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
3943          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
3944          * satisified
3945          */
3946         usable_nodes--;
3947         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
3948                 goto restart;
3949
3950         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
3951         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
3952                 zone_movable_pfn[nid] =
3953                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
3954 }
3955
3956 /* Any regular memory on that node ? */
3957 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
3958 {
3959 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3960         enum zone_type zone_type;
3961
3962         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
3963                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
3964                 if (zone->present_pages)
3965                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
3966         }
3967 #endif
3968 }
3969
3970 /**
3971  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
3972  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
3973  *
3974  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
3975  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
3976  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
3977  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
3978  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
3979  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
3980  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
3981  * at arch_max_dma_pfn.
3982  */
3983 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
3984 {
3985         unsigned long nid;
3986         int i;
3987
3988         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
3989         sort_node_map();
3990
3991         /* Record where the zone boundaries are */
3992         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
3993                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
3994         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
3995                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
3996         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
3997         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
3998         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
3999                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4000                         continue;
4001                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4002                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4003                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4004                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4005         }
4006         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4007         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4008
4009         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4010         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4011         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4012
4013         /* Print out the zone ranges */
4014         printk("Zone PFN ranges:\n");
4015         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4016                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4017                         continue;
4018                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4019                                 zone_names[i],
4020                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4021                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4022         }
4023
4024         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4025         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4026         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4027                 if (zone_movable_pfn[i])
4028                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4029         }
4030
4031         /* Print out the early_node_map[] */
4032         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4033         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4034                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4035                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4036                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4037
4038         /* Initialise every node */
4039         mminit_verify_pageflags_layout();
4040         setup_nr_node_ids();
4041         for_each_online_node(nid) {
4042                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4043                 free_area_init_node(nid, NULL,
4044                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4045
4046                 /* Any memory on that node */
4047                 if (pgdat->node_present_pages)
4048                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4049                 check_for_regular_memory(pgdat);
4050         }
4051 }
4052
4053 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4054 {
4055         unsigned long long coremem;
4056         if (!p)
4057                 return -EINVAL;
4058
4059         coremem = memparse(p, &p);
4060         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4061
4062         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4063         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4064
4065         return 0;
4066 }
4067
4068 /*
4069  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4070  * cannot be reclaimed or migrated.
4071  */
4072 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4073 {
4074         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4075 }
4076
4077 /*
4078  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4079  * can be reclaimed or migrated.
4080  */
4081 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4082 {
4083         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4084 }
4085
4086 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4087 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4088
4089 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4090
4091 /**
4092  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4093  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4094  *
4095  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4096  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4097  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4098  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4099  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4100  * smaller per-cpu batchsize.
4101  */
4102 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4103 {
4104         dma_reserve = new_dma_reserve;
4105 }
4106
4107 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4108 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4109 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4110 #endif
4111
4112 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4113 {
4114         free_area_init_node(0, zones_size,
4115                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4116 }
4117
4118 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4119                                  unsigned long action, void *hcpu)
4120 {
4121         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4122
4123         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4124                 drain_pages(cpu);
4125
4126                 /*
4127                  * Spill the event counters of the dead processor
4128                  * into the current processors event counters.
4129                  * This artificially elevates the count of the current
4130                  * processor.
4131                  */
4132                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4133
4134                 /*
4135                  * Zero the differential counters of the dead processor
4136                  * so that the vm statistics are consistent.
4137                  *
4138                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4139                  * race with what we are doing.
4140                  */
4141                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4142         }
4143         return NOTIFY_OK;
4144 }
4145
4146 void __init page_alloc_init(void)
4147 {
4148         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4149 }
4150
4151 /*
4152  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4153  *      or min_free_kbytes changes.
4154  */
4155 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4156 {
4157         struct pglist_data *pgdat;
4158         unsigned long reserve_pages = 0;
4159         enum zone_type i, j;
4160
4161         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4162                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4163                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4164                         unsigned long max = 0;
4165
4166                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4167                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4168                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4169                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4170                         }
4171
4172                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
4173                         max += zone->pages_high;
4174
4175                         if (max > zone->present_pages)
4176                                 max = zone->present_pages;
4177                         reserve_pages += max;
4178                 }
4179         }
4180         totalreserve_pages = reserve_pages;
4181 }
4182
4183 /*
4184  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4185  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4186  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4187  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4188  */
4189 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4190 {
4191         struct pglist_data *pgdat;
4192         enum zone_type j, idx;
4193
4194         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4195                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4196                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4197                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4198
4199                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4200
4201                         idx = j;
4202                         while (idx) {
4203                                 struct zone *lower_zone;
4204
4205                                 idx--;
4206
4207                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4208                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4209
4210                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4211                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4212                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4213                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4214                         }
4215                 }
4216         }
4217
4218         /* update totalreserve_pages */
4219         calculate_totalreserve_pages();
4220 }
4221
4222 /**
4223  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
4224  *
4225  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
4226  * with respect to min_free_kbytes.
4227  */
4228 void setup_per_zone_pages_min(void)
4229 {
4230         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4231         unsigned long lowmem_pages = 0;
4232         struct zone *zone;
4233         unsigned long flags;
4234
4235         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4236         for_each_zone(zone) {
4237                 if (!is_highmem(zone))
4238                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4239         }
4240
4241         for_each_zone(zone) {
4242                 u64 tmp;
4243
4244                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4245                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4246                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4247                 if (is_highmem(zone)) {
4248                         /*
4249                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4250                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4251                          * value here.
4252                          *
4253                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
4254                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4255                          * not be capped for highmem.
4256                          */
4257                         int min_pages;
4258
4259                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4260                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4261                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4262                         if (min_pages > 128)
4263                                 min_pages = 128;
4264                         zone->pages_min = min_pages;
4265                 } else {
4266                         /*
4267                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4268                          * proportionate to the zone's size.
4269                          */
4270                         zone->pages_min = tmp;
4271                 }
4272
4273                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
4274                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
4275                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4276                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4277         }
4278
4279         /* update totalreserve_pages */
4280         calculate_totalreserve_pages();
4281 }
4282
4283 /**
4284  * setup_per_zone_inactive_ratio - called when min_free_kbytes changes.
4285  *
4286  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4287  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4288  * to be referenced again before it is swapped out.
4289  *
4290  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4291  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4292  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4293  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4294  *
4295  * total     target    max
4296  * memory    ratio     inactive anon
4297  * -------------------------------------
4298  *   10MB       1         5MB
4299  *  100MB       1        50MB
4300  *    1GB       3       250MB
4301  *   10GB      10       0.9GB
4302  *  100GB      31         3GB
4303  *    1TB     101        10GB
4304  *   10TB     320        32GB
4305  */
4306 static void setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4307 {
4308         struct zone *zone;
4309
4310         for_each_zone(zone) {
4311                 unsigned int gb, ratio;
4312
4313                 /* Zone size in gigabytes */
4314                 gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4315                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4316                 if (!ratio)
4317                         ratio = 1;
4318
4319                 zone->inactive_ratio = ratio;
4320         }
4321 }
4322
4323 /*
4324  * Initialise min_free_kbytes.
4325  *
4326  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4327  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4328  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4329  *
4330  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4331  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4332  *
4333  * which yields
4334  *
4335  * 16MB:        512k
4336  * 32MB:        724k
4337  * 64MB:        1024k
4338  * 128MB:       1448k
4339  * 256MB:       2048k
4340  * 512MB:       2896k
4341  * 1024MB:      4096k
4342  * 2048MB:      5792k
4343  * 4096MB:      8192k
4344  * 8192MB:      11584k
4345  * 16384MB:     16384k
4346  */
4347 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
4348 {
4349         unsigned long lowmem_kbytes;
4350
4351         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4352
4353         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4354         if (min_free_kbytes < 128)
4355                 min_free_kbytes = 128;
4356         if (min_free_kbytes > 65536)
4357                 min_free_kbytes = 65536;
4358         setup_per_zone_pages_min();
4359         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4360         setup_per_zone_inactive_ratio();
4361         return 0;
4362 }
4363 module_init(init_per_zone_pages_min)
4364
4365 /*
4366  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4367  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4368  *      changes.
4369  */
4370 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4371         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4372 {
4373         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4374         if (write)
4375                 setup_per_zone_pages_min();
4376         return 0;
4377 }
4378
4379 #ifdef CONFIG_NUMA
4380 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4381         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4382 {
4383         struct zone *zone;
4384         int rc;
4385
4386         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4387         if (rc)
4388                 return rc;
4389
4390         for_each_zone(zone)
4391                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4392                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4393         return 0;
4394 }
4395
4396 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4397         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4398 {
4399         struct zone *zone;
4400         int rc;
4401
4402         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4403         if (rc)
4404                 return rc;
4405
4406         for_each_zone(zone)
4407                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4408                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4409         return 0;
4410 }
4411 #endif
4412
4413 /*
4414  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4415  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4416  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4417  *
4418  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4419  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4420  * if in function of the boot time zone sizes.
4421  */
4422 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4423         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4424 {
4425         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4426         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4427         return 0;
4428 }
4429
4430 /*
4431  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4432  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4433  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4434  */
4435
4436 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4437         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4438 {
4439         struct zone *zone;
4440         unsigned int cpu;
4441         int ret;
4442
4443         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4444         if (!write || (ret == -EINVAL))
4445                 return ret;
4446         for_each_zone(zone) {
4447                 for_each_online_cpu(cpu) {
4448                         unsigned long  high;
4449                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4450                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4451                 }
4452         }
4453         return 0;
4454 }
4455
4456 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4457
4458 #ifdef CONFIG_NUMA
4459 static int __init set_hashdist(char *str)
4460 {
4461         if (!str)
4462                 return 0;
4463         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4464         return 1;
4465 }
4466 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4467 #endif
4468
4469 /*
4470  * allocate a large system hash table from bootmem
4471  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4472  *   quantity of entries
4473  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4474  */
4475 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4476                                      unsigned long bucketsize,
4477                                      unsigned long numentries,
4478                                      int scale,
4479                                      int flags,
4480                                      unsigned int *_hash_shift,
4481                                      unsigned int *_hash_mask,
4482                                      unsigned long limit)
4483 {
4484         unsigned long long max = limit;
4485         unsigned long log2qty, size;
4486         void *table = NULL;
4487
4488         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4489         if (!numentries) {
4490                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4491                 numentries = nr_kernel_pages;
4492                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4493                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4494                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4495
4496                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4497                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4498                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4499                 else
4500                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4501
4502                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4503                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4504                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4505         }
4506         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4507
4508         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4509         if (max == 0) {
4510                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4511                 do_div(max, bucketsize);
4512         }
4513
4514         if (numentries > max)
4515                 numentries = max;
4516
4517         log2qty = ilog2(numentries);
4518
4519         do {
4520                 size = bucketsize << log2qty;
4521                 if (flags & HASH_EARLY)
4522                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4523                 else if (hashdist)
4524                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4525                 else {
4526                         unsigned long order = get_order(size);
4527                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
4528                         /*
4529                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4530                          * some pages at the end of hash table.
4531                          */
4532                         if (table) {
4533                                 unsigned long alloc_end = (unsigned long)table +
4534                                                 (PAGE_SIZE << order);
4535                                 unsigned long used = (unsigned long)table +
4536                                                 PAGE_ALIGN(size);
4537                                 split_page(virt_to_page(table), order);
4538                                 while (used < alloc_end) {
4539                                         free_page(used);
4540                                         used += PAGE_SIZE;
4541                                 }
4542                         }
4543                 }
4544         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4545
4546         if (!table)
4547                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4548
4549         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4550                tablename,
4551                (1U << log2qty),
4552                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4553                size);
4554
4555         if (_hash_shift)
4556                 *_hash_shift = log2qty;
4557         if (_hash_mask)
4558                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4559
4560         return table;
4561 }
4562
4563 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
4564 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
4565 {
4566         return __pfn_to_page(pfn);
4567 }
4568 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
4569 {
4570         return __page_to_pfn(page);
4571 }
4572 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
4573 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
4574 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */
4575
4576 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4577 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4578                                                         unsigned long pfn)
4579 {
4580 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4581         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4582 #else
4583         return zone->pageblock_flags;
4584 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4585 }
4586
4587 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4588 {
4589 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4590         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4591         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4592 #else
4593         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4594         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4595 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4596 }
4597
4598 /**
4599  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4600  * @page: The page within the block of interest
4601  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4602  * @end_bitidx: The last bit of interest
4603  * returns pageblock_bits flags
4604  */
4605 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4606                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4607 {
4608         struct zone *zone;
4609         unsigned long *bitmap;
4610         unsigned long pfn, bitidx;
4611         unsigned long flags = 0;
4612         unsigned long value = 1;
4613
4614         zone = page_zone(page);
4615         pfn = page_to_pfn(page);
4616         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4617         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4618
4619         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4620                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4621                         flags |= value;
4622
4623         return flags;
4624 }
4625
4626 /**
4627  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4628  * @page: The page within the block of interest
4629  * @start_bitidx: The first bit of interest
4630  * @end_bitidx: The last bit of interest
4631  * @flags: The flags to set
4632  */
4633 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4634                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4635 {
4636         struct zone *zone;
4637         unsigned long *bitmap;
4638         unsigned long pfn, bitidx;
4639         unsigned long value = 1;
4640
4641         zone = page_zone(page);
4642         pfn = page_to_pfn(page);
4643         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4644         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4645         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4646         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4647
4648         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4649                 if (flags & value)
4650                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4651                 else
4652                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4653 }
4654
4655 /*
4656  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4657  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4658  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4659  */
4660
4661 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4662 {
4663         struct zone *zone;
4664         unsigned long flags;
4665         int ret = -EBUSY;
4666
4667         zone = page_zone(page);
4668         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4669         /*
4670          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4671          */
4672         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4673                 goto out;
4674         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4675         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4676         ret = 0;
4677 out:
4678         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4679         if (!ret)
4680                 drain_all_pages();
4681         return ret;
4682 }
4683
4684 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4685 {
4686         struct zone *zone;
4687         unsigned long flags;
4688         zone = page_zone(page);
4689         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4690         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4691                 goto out;
4692         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4693         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4694 out:
4695         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4696 }
4697
4698 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4699 /*
4700  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4701  */
4702 void
4703 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4704 {
4705         struct page *page;
4706         struct zone *zone;
4707         int order, i;
4708         unsigned long pfn;
4709         unsigned long flags;
4710         /* find the first valid pfn */
4711         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4712                 if (pfn_valid(pfn))
4713                         break;
4714         if (pfn == end_pfn)
4715                 return;
4716         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4717         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4718         pfn = start_pfn;
4719         while (pfn < end_pfn) {
4720                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4721                         pfn++;
4722                         continue;
4723                 }
4724                 page = pfn_to_page(pfn);
4725                 BUG_ON(page_count(page));
4726                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4727                 order = page_order(page);
4728 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4729                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4730                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4731 #endif
4732                 list_del(&page->lru);
4733                 rmv_page_order(page);
4734                 zone->free_area[order].nr_free--;
4735                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4736                                       - (1UL << order));
4737                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4738                         SetPageReserved((page+i));
4739                 pfn += (1 << order);
4740         }
4741         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4742 }
4743 #endif