mm: remove CONFIG_UNEVICTABLE_LRU config option
[safe/jmp/linux-2.6] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/oom.h>
32 #include <linux/notifier.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/sysctl.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/memory_hotplug.h>
38 #include <linux/nodemask.h>
39 #include <linux/vmalloc.h>
40 #include <linux/mempolicy.h>
41 #include <linux/stop_machine.h>
42 #include <linux/sort.h>
43 #include <linux/pfn.h>
44 #include <linux/backing-dev.h>
45 #include <linux/fault-inject.h>
46 #include <linux/page-isolation.h>
47 #include <linux/page_cgroup.h>
48 #include <linux/debugobjects.h>
49 #include <linux/kmemleak.h>
50
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/div64.h>
53 #include "internal.h"
54
55 /*
56  * Array of node states.
57  */
58 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
59         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
60         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
61 #ifndef CONFIG_NUMA
62         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
64         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #endif
66         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif  /* NUMA */
68 };
69 EXPORT_SYMBOL(node_states);
70
71 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
72 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
73 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
74 int percpu_pagelist_fraction;
75
76 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
77 int pageblock_order __read_mostly;
78 #endif
79
80 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
81
82 /*
83  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
84  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
85  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
86  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
87  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
88  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
89  *
90  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
91  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
92  */
93 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
94 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
95          256,
96 #endif
97 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
98          256,
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101          32,
102 #endif
103          32,
104 };
105
106 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
107
108 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
109 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
110          "DMA",
111 #endif
112 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
113          "DMA32",
114 #endif
115          "Normal",
116 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
117          "HighMem",
118 #endif
119          "Movable",
120 };
121
122 int min_free_kbytes = 1024;
123
124 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
125 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
126 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
127
128 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
129   /*
130    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
131    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
132    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
133    * so the number of times add_active_range() can be called is
134    * related to the number of nodes and the number of holes
135    */
136   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
137     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
138     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139   #else
140     #if MAX_NUMNODES >= 32
141       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
142       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
143     #else
144       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
145       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
146     #endif
147   #endif
148
149   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
150   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
151   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
152   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
153   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
154   static unsigned long __initdata required_movablecore;
155   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
156
157   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
158   int movable_zone;
159   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
160 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
161
162 #if MAX_NUMNODES > 1
163 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
164 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
165 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
166 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
167 #endif
168
169 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
170
171 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
172 {
173
174         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
175                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
176
177         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
178                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
179 }
180
181 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
182
183 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
184 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
185 {
186         int ret = 0;
187         unsigned seq;
188         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
189
190         do {
191                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
192                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
193                         ret = 1;
194                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
195                         ret = 1;
196         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
197
198         return ret;
199 }
200
201 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
202 {
203         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
204                 return 0;
205         if (zone != page_zone(page))
206                 return 0;
207
208         return 1;
209 }
210 /*
211  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
212  */
213 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
214 {
215         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
216                 return 1;
217         if (!page_is_consistent(zone, page))
218                 return 1;
219
220         return 0;
221 }
222 #else
223 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
224 {
225         return 0;
226 }
227 #endif
228
229 static void bad_page(struct page *page)
230 {
231         static unsigned long resume;
232         static unsigned long nr_shown;
233         static unsigned long nr_unshown;
234
235         /*
236          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
237          * or allow a steady drip of one report per second.
238          */
239         if (nr_shown == 60) {
240                 if (time_before(jiffies, resume)) {
241                         nr_unshown++;
242                         goto out;
243                 }
244                 if (nr_unshown) {
245                         printk(KERN_ALERT
246                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
247                                 nr_unshown);
248                         nr_unshown = 0;
249                 }
250                 nr_shown = 0;
251         }
252         if (nr_shown++ == 0)
253                 resume = jiffies + 60 * HZ;
254
255         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
256                 current->comm, page_to_pfn(page));
257         printk(KERN_ALERT
258                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
259                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
260                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
261
262         dump_stack();
263 out:
264         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
265         __ClearPageBuddy(page);
266         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
267 }
268
269 /*
270  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
271  *
272  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
273  *
274  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
275  *
276  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
277  * the head page (even the head page has this).
278  *
279  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
280  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
281  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
282  */
283
284 static void free_compound_page(struct page *page)
285 {
286         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
287 }
288
289 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
290 {
291         int i;
292         int nr_pages = 1 << order;
293
294         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
295         set_compound_order(page, order);
296         __SetPageHead(page);
297         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
298                 struct page *p = page + i;
299
300                 __SetPageTail(p);
301                 p->first_page = page;
302         }
303 }
304
305 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
306 {
307         int i;
308         int nr_pages = 1 << order;
309         int bad = 0;
310
311         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
312             unlikely(!PageHead(page))) {
313                 bad_page(page);
314                 bad++;
315         }
316
317         __ClearPageHead(page);
318
319         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
320                 struct page *p = page + i;
321
322                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
323                         bad_page(page);
324                         bad++;
325                 }
326                 __ClearPageTail(p);
327         }
328
329         return bad;
330 }
331
332 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
333 {
334         int i;
335
336         /*
337          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
338          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
339          */
340         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
341         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
342                 clear_highpage(page + i);
343 }
344
345 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
346 {
347         set_page_private(page, order);
348         __SetPageBuddy(page);
349 }
350
351 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
352 {
353         __ClearPageBuddy(page);
354         set_page_private(page, 0);
355 }
356
357 /*
358  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
359  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
360  *
361  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
362  * the following equation:
363  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
364  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
365  * 1 buddy is #10:
366  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
367  *
368  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
369  * satisfies the following equation:
370  *     P = B & ~(1 << O)
371  *
372  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
373  */
374 static inline struct page *
375 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
376 {
377         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
378
379         return page + (buddy_idx - page_idx);
380 }
381
382 static inline unsigned long
383 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
384 {
385         return (page_idx & ~(1 << order));
386 }
387
388 /*
389  * This function checks whether a page is free && is the buddy
390  * we can do coalesce a page and its buddy if
391  * (a) the buddy is not in a hole &&
392  * (b) the buddy is in the buddy system &&
393  * (c) a page and its buddy have the same order &&
394  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
395  *
396  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
397  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
398  *
399  * For recording page's order, we use page_private(page).
400  */
401 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
402                                                                 int order)
403 {
404         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
405                 return 0;
406
407         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
408                 return 0;
409
410         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
411                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
412                 return 1;
413         }
414         return 0;
415 }
416
417 /*
418  * Freeing function for a buddy system allocator.
419  *
420  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
421  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
422  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
423  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
424  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
425  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
426  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
427  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
428  * parts of the VM system.
429  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
430  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
431  * order is recorded in page_private(page) field.
432  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
433  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
434  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
435  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
436  * triggers coalescing into a block of larger size.            
437  *
438  * -- wli
439  */
440
441 static inline void __free_one_page(struct page *page,
442                 struct zone *zone, unsigned int order,
443                 int migratetype)
444 {
445         unsigned long page_idx;
446
447         if (unlikely(PageCompound(page)))
448                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
449                         return;
450
451         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
452
453         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
454
455         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
456         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
457
458         while (order < MAX_ORDER-1) {
459                 unsigned long combined_idx;
460                 struct page *buddy;
461
462                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
463                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
464                         break;
465
466                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
467                 list_del(&buddy->lru);
468                 zone->free_area[order].nr_free--;
469                 rmv_page_order(buddy);
470                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
471                 page = page + (combined_idx - page_idx);
472                 page_idx = combined_idx;
473                 order++;
474         }
475         set_page_order(page, order);
476         list_add(&page->lru,
477                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
478         zone->free_area[order].nr_free++;
479 }
480
481 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
482 /*
483  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
484  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
485  * free_pages_check() will verify...
486  */
487 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
488 {
489         __ClearPageMlocked(page);
490         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
491         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
492 }
493 #else
494 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
495 #endif
496
497 static inline int free_pages_check(struct page *page)
498 {
499         if (unlikely(page_mapcount(page) |
500                 (page->mapping != NULL)  |
501                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
502                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
503                 bad_page(page);
504                 return 1;
505         }
506         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
507                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
508         return 0;
509 }
510
511 /*
512  * Frees a list of pages. 
513  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
514  * count is the number of pages to free.
515  *
516  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
517  * see if this freeing clears that state.
518  *
519  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
520  * pinned" detection logic.
521  */
522 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
523                                         struct list_head *list, int order)
524 {
525         spin_lock(&zone->lock);
526         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
527         zone->pages_scanned = 0;
528
529         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
530         while (count--) {
531                 struct page *page;
532
533                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
534                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
535                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
536                 list_del(&page->lru);
537                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
538         }
539         spin_unlock(&zone->lock);
540 }
541
542 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
543                                 int migratetype)
544 {
545         spin_lock(&zone->lock);
546         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
547         zone->pages_scanned = 0;
548
549         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
550         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
551         spin_unlock(&zone->lock);
552 }
553
554 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
555 {
556         unsigned long flags;
557         int i;
558         int bad = 0;
559         int clearMlocked = PageMlocked(page);
560
561         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
562                 bad += free_pages_check(page + i);
563         if (bad)
564                 return;
565
566         if (!PageHighMem(page)) {
567                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
568                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
569                                            PAGE_SIZE << order);
570         }
571         arch_free_page(page, order);
572         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
573
574         local_irq_save(flags);
575         if (unlikely(clearMlocked))
576                 free_page_mlock(page);
577         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
578         free_one_page(page_zone(page), page, order,
579                                         get_pageblock_migratetype(page));
580         local_irq_restore(flags);
581 }
582
583 /*
584  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
585  */
586 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
587 {
588         if (order == 0) {
589                 __ClearPageReserved(page);
590                 set_page_count(page, 0);
591                 set_page_refcounted(page);
592                 __free_page(page);
593         } else {
594                 int loop;
595
596                 prefetchw(page);
597                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
598                         struct page *p = &page[loop];
599
600                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
601                                 prefetchw(p + 1);
602                         __ClearPageReserved(p);
603                         set_page_count(p, 0);
604                 }
605
606                 set_page_refcounted(page);
607                 __free_pages(page, order);
608         }
609 }
610
611
612 /*
613  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
614  * Please do not alter this order without good reasons and regression
615  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
616  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
617  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
618  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
619  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
620  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
621  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
622  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
623  *
624  * -- wli
625  */
626 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
627         int low, int high, struct free_area *area,
628         int migratetype)
629 {
630         unsigned long size = 1 << high;
631
632         while (high > low) {
633                 area--;
634                 high--;
635                 size >>= 1;
636                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
637                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
638                 area->nr_free++;
639                 set_page_order(&page[size], high);
640         }
641 }
642
643 /*
644  * This page is about to be returned from the page allocator
645  */
646 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
647 {
648         if (unlikely(page_mapcount(page) |
649                 (page->mapping != NULL)  |
650                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
651                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
652                 bad_page(page);
653                 return 1;
654         }
655
656         set_page_private(page, 0);
657         set_page_refcounted(page);
658
659         arch_alloc_page(page, order);
660         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
661
662         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
663                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
664
665         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
666                 prep_compound_page(page, order);
667
668         return 0;
669 }
670
671 /*
672  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
673  * the smallest available page from the freelists
674  */
675 static inline
676 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
677                                                 int migratetype)
678 {
679         unsigned int current_order;
680         struct free_area * area;
681         struct page *page;
682
683         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
684         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
685                 area = &(zone->free_area[current_order]);
686                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
687                         continue;
688
689                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
690                                                         struct page, lru);
691                 list_del(&page->lru);
692                 rmv_page_order(page);
693                 area->nr_free--;
694                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
695                 return page;
696         }
697
698         return NULL;
699 }
700
701
702 /*
703  * This array describes the order lists are fallen back to when
704  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
705  */
706 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
707         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
708         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
709         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
710         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
711 };
712
713 /*
714  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
715  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
716  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
717  */
718 static int move_freepages(struct zone *zone,
719                           struct page *start_page, struct page *end_page,
720                           int migratetype)
721 {
722         struct page *page;
723         unsigned long order;
724         int pages_moved = 0;
725
726 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
727         /*
728          * page_zone is not safe to call in this context when
729          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
730          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
731          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
732          * grouping pages by mobility
733          */
734         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
735 #endif
736
737         for (page = start_page; page <= end_page;) {
738                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
739                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
740
741                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
742                         page++;
743                         continue;
744                 }
745
746                 if (!PageBuddy(page)) {
747                         page++;
748                         continue;
749                 }
750
751                 order = page_order(page);
752                 list_del(&page->lru);
753                 list_add(&page->lru,
754                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
755                 page += 1 << order;
756                 pages_moved += 1 << order;
757         }
758
759         return pages_moved;
760 }
761
762 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
763                                 int migratetype)
764 {
765         unsigned long start_pfn, end_pfn;
766         struct page *start_page, *end_page;
767
768         start_pfn = page_to_pfn(page);
769         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
770         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
771         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
772         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
773
774         /* Do not cross zone boundaries */
775         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
776                 start_page = page;
777         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
778                 return 0;
779
780         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
781 }
782
783 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
784 static inline struct page *
785 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
786 {
787         struct free_area * area;
788         int current_order;
789         struct page *page;
790         int migratetype, i;
791
792         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
793         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
794                                                 --current_order) {
795                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
796                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
797
798                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
799                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
800                                 continue;
801
802                         area = &(zone->free_area[current_order]);
803                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
804                                 continue;
805
806                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
807                                         struct page, lru);
808                         area->nr_free--;
809
810                         /*
811                          * If breaking a large block of pages, move all free
812                          * pages to the preferred allocation list. If falling
813                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
814                          * agressive about taking ownership of free pages
815                          */
816                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
817                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
818                                 unsigned long pages;
819                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
820                                                                 start_migratetype);
821
822                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
823                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
824                                         set_pageblock_migratetype(page,
825                                                                 start_migratetype);
826
827                                 migratetype = start_migratetype;
828                         }
829
830                         /* Remove the page from the freelists */
831                         list_del(&page->lru);
832                         rmv_page_order(page);
833
834                         if (current_order == pageblock_order)
835                                 set_pageblock_migratetype(page,
836                                                         start_migratetype);
837
838                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
839                         return page;
840                 }
841         }
842
843         return NULL;
844 }
845
846 /*
847  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
848  * Call me with the zone->lock already held.
849  */
850 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
851                                                 int migratetype)
852 {
853         struct page *page;
854
855 retry_reserve:
856         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
857
858         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
859                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
860
861                 /*
862                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
863                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
864                  * and we want just one call site
865                  */
866                 if (!page) {
867                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
868                         goto retry_reserve;
869                 }
870         }
871
872         return page;
873 }
874
875 /* 
876  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
877  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
878  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
879  */
880 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
881                         unsigned long count, struct list_head *list,
882                         int migratetype)
883 {
884         int i;
885         
886         spin_lock(&zone->lock);
887         for (i = 0; i < count; ++i) {
888                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
889                 if (unlikely(page == NULL))
890                         break;
891
892                 /*
893                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
894                  * in physical page order. The page is added to the callers and
895                  * list and the list head then moves forward. From the callers
896                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
897                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
898                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
899                  * properly.
900                  */
901                 list_add(&page->lru, list);
902                 set_page_private(page, migratetype);
903                 list = &page->lru;
904         }
905         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
906         spin_unlock(&zone->lock);
907         return i;
908 }
909
910 #ifdef CONFIG_NUMA
911 /*
912  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
913  * currently executing processor on remote nodes after they have
914  * expired.
915  *
916  * Note that this function must be called with the thread pinned to
917  * a single processor.
918  */
919 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
920 {
921         unsigned long flags;
922         int to_drain;
923
924         local_irq_save(flags);
925         if (pcp->count >= pcp->batch)
926                 to_drain = pcp->batch;
927         else
928                 to_drain = pcp->count;
929         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
930         pcp->count -= to_drain;
931         local_irq_restore(flags);
932 }
933 #endif
934
935 /*
936  * Drain pages of the indicated processor.
937  *
938  * The processor must either be the current processor and the
939  * thread pinned to the current processor or a processor that
940  * is not online.
941  */
942 static void drain_pages(unsigned int cpu)
943 {
944         unsigned long flags;
945         struct zone *zone;
946
947         for_each_populated_zone(zone) {
948                 struct per_cpu_pageset *pset;
949                 struct per_cpu_pages *pcp;
950
951                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
952
953                 pcp = &pset->pcp;
954                 local_irq_save(flags);
955                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
956                 pcp->count = 0;
957                 local_irq_restore(flags);
958         }
959 }
960
961 /*
962  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
963  */
964 void drain_local_pages(void *arg)
965 {
966         drain_pages(smp_processor_id());
967 }
968
969 /*
970  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
971  */
972 void drain_all_pages(void)
973 {
974         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
975 }
976
977 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
978
979 void mark_free_pages(struct zone *zone)
980 {
981         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
982         unsigned long flags;
983         int order, t;
984         struct list_head *curr;
985
986         if (!zone->spanned_pages)
987                 return;
988
989         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
990
991         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
992         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
993                 if (pfn_valid(pfn)) {
994                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
995
996                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
997                                 swsusp_unset_page_free(page);
998                 }
999
1000         for_each_migratetype_order(order, t) {
1001                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1002                         unsigned long i;
1003
1004                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1005                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1006                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1007                 }
1008         }
1009         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1010 }
1011 #endif /* CONFIG_PM */
1012
1013 /*
1014  * Free a 0-order page
1015  */
1016 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1017 {
1018         struct zone *zone = page_zone(page);
1019         struct per_cpu_pages *pcp;
1020         unsigned long flags;
1021         int clearMlocked = PageMlocked(page);
1022
1023         if (PageAnon(page))
1024                 page->mapping = NULL;
1025         if (free_pages_check(page))
1026                 return;
1027
1028         if (!PageHighMem(page)) {
1029                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1030                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1031         }
1032         arch_free_page(page, 0);
1033         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1034
1035         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1036         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1037         local_irq_save(flags);
1038         if (unlikely(clearMlocked))
1039                 free_page_mlock(page);
1040         __count_vm_event(PGFREE);
1041
1042         if (cold)
1043                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1044         else
1045                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1046         pcp->count++;
1047         if (pcp->count >= pcp->high) {
1048                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1049                 pcp->count -= pcp->batch;
1050         }
1051         local_irq_restore(flags);
1052         put_cpu();
1053 }
1054
1055 void free_hot_page(struct page *page)
1056 {
1057         free_hot_cold_page(page, 0);
1058 }
1059         
1060 void free_cold_page(struct page *page)
1061 {
1062         free_hot_cold_page(page, 1);
1063 }
1064
1065 /*
1066  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1067  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1068  * Each sub-page must be freed individually.
1069  *
1070  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1071  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1072  */
1073 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1074 {
1075         int i;
1076
1077         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1078         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1079         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1080                 set_page_refcounted(page + i);
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1085  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1086  * or two.
1087  */
1088 static inline
1089 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1090                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1091                         int migratetype)
1092 {
1093         unsigned long flags;
1094         struct page *page;
1095         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1096         int cpu;
1097
1098 again:
1099         cpu  = get_cpu();
1100         if (likely(order == 0)) {
1101                 struct per_cpu_pages *pcp;
1102
1103                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1104                 local_irq_save(flags);
1105                 if (!pcp->count) {
1106                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1107                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1108                         if (unlikely(!pcp->count))
1109                                 goto failed;
1110                 }
1111
1112                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1113                 if (cold) {
1114                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1115                                 if (page_private(page) == migratetype)
1116                                         break;
1117                 } else {
1118                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1119                                 if (page_private(page) == migratetype)
1120                                         break;
1121                 }
1122
1123                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1124                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1125                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1126                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1127                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1128                 }
1129
1130                 list_del(&page->lru);
1131                 pcp->count--;
1132         } else {
1133                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1134                         /*
1135                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1136                          *
1137                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1138                          * properly detect and handle allocation failures.
1139                          *
1140                          * We most definitely don't want callers attempting to
1141                          * allocate greater than single-page units with
1142                          * __GFP_NOFAIL.
1143                          */
1144                         WARN_ON_ONCE(order > 0);
1145                 }
1146                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1147                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1148                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1149                 spin_unlock(&zone->lock);
1150                 if (!page)
1151                         goto failed;
1152         }
1153
1154         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1155         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1156         local_irq_restore(flags);
1157         put_cpu();
1158
1159         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1160         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1161                 goto again;
1162         return page;
1163
1164 failed:
1165         local_irq_restore(flags);
1166         put_cpu();
1167         return NULL;
1168 }
1169
1170 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1171 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1172 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1173 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1174 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1175
1176 /* Mask to get the watermark bits */
1177 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1178
1179 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1180 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1181 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1182
1183 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1184
1185 static struct fail_page_alloc_attr {
1186         struct fault_attr attr;
1187
1188         u32 ignore_gfp_highmem;
1189         u32 ignore_gfp_wait;
1190         u32 min_order;
1191
1192 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1193
1194         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1195         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1196         struct dentry *min_order_file;
1197
1198 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1199
1200 } fail_page_alloc = {
1201         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1202         .ignore_gfp_wait = 1,
1203         .ignore_gfp_highmem = 1,
1204         .min_order = 1,
1205 };
1206
1207 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1208 {
1209         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1210 }
1211 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1212
1213 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1214 {
1215         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1216                 return 0;
1217         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1218                 return 0;
1219         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1220                 return 0;
1221         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1222                 return 0;
1223
1224         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1225 }
1226
1227 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1228
1229 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1230 {
1231         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1232         struct dentry *dir;
1233         int err;
1234
1235         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1236                                        "fail_page_alloc");
1237         if (err)
1238                 return err;
1239         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1240
1241         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1242                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1243                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1244
1245         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1246                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1247                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1248         fail_page_alloc.min_order_file =
1249                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1250                                    &fail_page_alloc.min_order);
1251
1252         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1253             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1254             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1255                 err = -ENOMEM;
1256                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1257                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1258                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1259                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1260         }
1261
1262         return err;
1263 }
1264
1265 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1266
1267 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1268
1269 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1270
1271 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1272 {
1273         return 0;
1274 }
1275
1276 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1277
1278 /*
1279  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1280  * of the allocation.
1281  */
1282 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1283                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1284 {
1285         /* free_pages my go negative - that's OK */
1286         long min = mark;
1287         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1288         int o;
1289
1290         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1291                 min -= min / 2;
1292         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1293                 min -= min / 4;
1294
1295         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1296                 return 0;
1297         for (o = 0; o < order; o++) {
1298                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1299                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1300
1301                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1302                 min >>= 1;
1303
1304                 if (free_pages <= min)
1305                         return 0;
1306         }
1307         return 1;
1308 }
1309
1310 #ifdef CONFIG_NUMA
1311 /*
1312  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1313  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1314  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1315  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1316  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1317  *
1318  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1319  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1320  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1321  *
1322  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1323  * nothing and returns NULL.
1324  *
1325  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1326  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1327  *
1328  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1329  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1330  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1331  * quickly as we can.
1332  */
1333 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1334 {
1335         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1336         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1337
1338         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1339         if (!zlc)
1340                 return NULL;
1341
1342         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1343                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1344                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1345         }
1346
1347         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1348                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1349                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1350         return allowednodes;
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1355  * if it is worth looking at further for free memory:
1356  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1357  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1358  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1359  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1360  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1361  * else return false (zero) if it is not.
1362  *
1363  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1364  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1365  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1366  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1367  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1368  * into the second scan of the zonelist.
1369  *
1370  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1371  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1372  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1373  * unturned looking for a free page.
1374  */
1375 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1376                                                 nodemask_t *allowednodes)
1377 {
1378         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1379         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1380         int n;                          /* node that zone *z is on */
1381
1382         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1383         if (!zlc)
1384                 return 1;
1385
1386         i = z - zonelist->_zonerefs;
1387         n = zlc->z_to_n[i];
1388
1389         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1390         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1395  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1396  * from that zone don't waste time re-examining it.
1397  */
1398 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1399 {
1400         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1401         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1402
1403         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1404         if (!zlc)
1405                 return;
1406
1407         i = z - zonelist->_zonerefs;
1408
1409         set_bit(i, zlc->fullzones);
1410 }
1411
1412 #else   /* CONFIG_NUMA */
1413
1414 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1415 {
1416         return NULL;
1417 }
1418
1419 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1420                                 nodemask_t *allowednodes)
1421 {
1422         return 1;
1423 }
1424
1425 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1426 {
1427 }
1428 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1429
1430 /*
1431  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1432  * a page.
1433  */
1434 static struct page *
1435 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1436                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1437                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1438 {
1439         struct zoneref *z;
1440         struct page *page = NULL;
1441         int classzone_idx;
1442         struct zone *zone;
1443         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1444         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1445         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1446
1447         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1448 zonelist_scan:
1449         /*
1450          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1451          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1452          */
1453         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1454                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1455                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1456                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1457                                 continue;
1458                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1459                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1460                                 goto try_next_zone;
1461
1462                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1463                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1464                         unsigned long mark;
1465                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1466                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1467                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1468                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1469                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1470                                         goto this_zone_full;
1471                         }
1472                 }
1473
1474                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1475                                                 gfp_mask, migratetype);
1476                 if (page)
1477                         break;
1478 this_zone_full:
1479                 if (NUMA_BUILD)
1480                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1481 try_next_zone:
1482                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1483                         /*
1484                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1485                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1486                          */
1487                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1488                         zlc_active = 1;
1489                         did_zlc_setup = 1;
1490                 }
1491         }
1492
1493         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1494                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1495                 zlc_active = 0;
1496                 goto zonelist_scan;
1497         }
1498         return page;
1499 }
1500
1501 static inline int
1502 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1503                                 unsigned long pages_reclaimed)
1504 {
1505         /* Do not loop if specifically requested */
1506         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1507                 return 0;
1508
1509         /*
1510          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1511          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1512          * implementations.
1513          */
1514         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1515                 return 1;
1516
1517         /*
1518          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1519          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1520          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1521          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1522          * allocation still fails, we stop retrying.
1523          */
1524         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1525                 return 1;
1526
1527         /*
1528          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1529          * explicitly requests that.
1530          */
1531         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1532                 return 1;
1533
1534         return 0;
1535 }
1536
1537 static inline struct page *
1538 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1539         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1540         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1541         int migratetype)
1542 {
1543         struct page *page;
1544
1545         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1546         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1547                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1548                 return NULL;
1549         }
1550
1551         /*
1552          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1553          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1554          * we're still under heavy pressure.
1555          */
1556         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1557                 order, zonelist, high_zoneidx,
1558                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1559                 preferred_zone, migratetype);
1560         if (page)
1561                 goto out;
1562
1563         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1564         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1565                 goto out;
1566
1567         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1568         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1569
1570 out:
1571         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1572         return page;
1573 }
1574
1575 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1576 static inline struct page *
1577 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1578         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1579         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1580         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1581 {
1582         struct page *page = NULL;
1583         struct reclaim_state reclaim_state;
1584         struct task_struct *p = current;
1585
1586         cond_resched();
1587
1588         /* We now go into synchronous reclaim */
1589         cpuset_memory_pressure_bump();
1590
1591         /*
1592          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1593          */
1594         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1595         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1596         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1597         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1598
1599         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1600
1601         p->reclaim_state = NULL;
1602         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1603         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1604
1605         cond_resched();
1606
1607         if (order != 0)
1608                 drain_all_pages();
1609
1610         if (likely(*did_some_progress))
1611                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1612                                         zonelist, high_zoneidx,
1613                                         alloc_flags, preferred_zone,
1614                                         migratetype);
1615         return page;
1616 }
1617
1618 /*
1619  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1620  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1621  */
1622 static inline struct page *
1623 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1624         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1625         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1626         int migratetype)
1627 {
1628         struct page *page;
1629
1630         do {
1631                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1632                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1633                         preferred_zone, migratetype);
1634
1635                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1636                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1637         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1638
1639         return page;
1640 }
1641
1642 static inline
1643 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1644                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1645 {
1646         struct zoneref *z;
1647         struct zone *zone;
1648
1649         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1650                 wakeup_kswapd(zone, order);
1651 }
1652
1653 static inline int
1654 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1655 {
1656         struct task_struct *p = current;
1657         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1658         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1659
1660         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1661         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1662
1663         /*
1664          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1665          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1666          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1667          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1668          */
1669         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1670
1671         if (!wait) {
1672                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1673                 /*
1674                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1675                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1676                  */
1677                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1678         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1679                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1680
1681         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1682                 if (!in_interrupt() &&
1683                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1684                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1685                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1686         }
1687
1688         return alloc_flags;
1689 }
1690
1691 static inline struct page *
1692 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1693         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1694         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1695         int migratetype)
1696 {
1697         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1698         struct page *page = NULL;
1699         int alloc_flags;
1700         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1701         unsigned long did_some_progress;
1702         struct task_struct *p = current;
1703
1704         /*
1705          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1706          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1707          * be using allocators in order of preference for an area that is
1708          * too large.
1709          */
1710         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1711                 return NULL;
1712
1713         /*
1714          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1715          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1716          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1717          * using a larger set of nodes after it has established that the
1718          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1719          * over allocated.
1720          */
1721         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1722                 goto nopage;
1723
1724         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1725
1726         /*
1727          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1728          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1729          * to how we want to proceed.
1730          */
1731         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1732
1733 restart:
1734         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1735         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1736                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1737                         preferred_zone, migratetype);
1738         if (page)
1739                 goto got_pg;
1740
1741 rebalance:
1742         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1743         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1744                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1745                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1746                                 preferred_zone, migratetype);
1747                 if (page)
1748                         goto got_pg;
1749         }
1750
1751         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1752         if (!wait)
1753                 goto nopage;
1754
1755         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1756         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1757                 goto nopage;
1758
1759         /* Try direct reclaim and then allocating */
1760         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1761                                         zonelist, high_zoneidx,
1762                                         nodemask,
1763                                         alloc_flags, preferred_zone,
1764                                         migratetype, &did_some_progress);
1765         if (page)
1766                 goto got_pg;
1767
1768         /*
1769          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1770          * running out of options and have to consider going OOM
1771          */
1772         if (!did_some_progress) {
1773                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1774                         if (oom_killer_disabled)
1775                                 goto nopage;
1776                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1777                                         zonelist, high_zoneidx,
1778                                         nodemask, preferred_zone,
1779                                         migratetype);
1780                         if (page)
1781                                 goto got_pg;
1782
1783                         /*
1784                          * The OOM killer does not trigger for high-order allocations
1785                          * but if no progress is being made, there are no other
1786                          * options and retrying is unlikely to help
1787                          */
1788                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1789                                 goto nopage;
1790
1791                         goto restart;
1792                 }
1793         }
1794
1795         /* Check if we should retry the allocation */
1796         pages_reclaimed += did_some_progress;
1797         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1798                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1799                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1800                 goto rebalance;
1801         }
1802
1803 nopage:
1804         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1805                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1806                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1807                         p->comm, order, gfp_mask);
1808                 dump_stack();
1809                 show_mem();
1810         }
1811 got_pg:
1812         return page;
1813
1814 }
1815
1816 /*
1817  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1818  */
1819 struct page *
1820 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1821                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1822 {
1823         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1824         struct zone *preferred_zone;
1825         struct page *page;
1826         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1827
1828         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1829
1830         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1831
1832         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1833                 return NULL;
1834
1835         /*
1836          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1837          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1838          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1839          */
1840         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1841                 return NULL;
1842
1843         /* The preferred zone is used for statistics later */
1844         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1845         if (!preferred_zone)
1846                 return NULL;
1847
1848         /* First allocation attempt */
1849         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1850                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1851                         preferred_zone, migratetype);
1852         if (unlikely(!page))
1853                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1854                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1855                                 preferred_zone, migratetype);
1856
1857         return page;
1858 }
1859 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1860
1861 /*
1862  * Common helper functions.
1863  */
1864 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1865 {
1866         struct page * page;
1867         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1868         if (!page)
1869                 return 0;
1870         return (unsigned long) page_address(page);
1871 }
1872
1873 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1874
1875 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1876 {
1877         struct page * page;
1878
1879         /*
1880          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1881          * a highmem page
1882          */
1883         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1884
1885         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1886         if (page)
1887                 return (unsigned long) page_address(page);
1888         return 0;
1889 }
1890
1891 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1892
1893 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1894 {
1895         int i = pagevec_count(pvec);
1896
1897         while (--i >= 0)
1898                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1899 }
1900
1901 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1902 {
1903         if (put_page_testzero(page)) {
1904                 if (order == 0)
1905                         free_hot_page(page);
1906                 else
1907                         __free_pages_ok(page, order);
1908         }
1909 }
1910
1911 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1912
1913 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1914 {
1915         if (addr != 0) {
1916                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1917                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1918         }
1919 }
1920
1921 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1922
1923 /**
1924  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1925  * @size: the number of bytes to allocate
1926  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1927  *
1928  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1929  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1930  * allocate memory in power-of-two pages.
1931  *
1932  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1933  *
1934  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1935  */
1936 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1937 {
1938         unsigned int order = get_order(size);
1939         unsigned long addr;
1940
1941         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1942         if (addr) {
1943                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1944                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1945
1946                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1947                 while (used < alloc_end) {
1948                         free_page(used);
1949                         used += PAGE_SIZE;
1950                 }
1951         }
1952
1953         return (void *)addr;
1954 }
1955 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1956
1957 /**
1958  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1959  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1960  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1961  *
1962  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1963  */
1964 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1965 {
1966         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1967         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1968
1969         while (addr < end) {
1970                 free_page(addr);
1971                 addr += PAGE_SIZE;
1972         }
1973 }
1974 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1975
1976 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1977 {
1978         struct zoneref *z;
1979         struct zone *zone;
1980
1981         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1982         unsigned int sum = 0;
1983
1984         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1985
1986         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1987                 unsigned long size = zone->present_pages;
1988                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
1989                 if (size > high)
1990                         sum += size - high;
1991         }
1992
1993         return sum;
1994 }
1995
1996 /*
1997  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1998  */
1999 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2000 {
2001         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2002 }
2003 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2004
2005 /*
2006  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2007  */
2008 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2009 {
2010         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2011 }
2012
2013 static inline void show_node(struct zone *zone)
2014 {
2015         if (NUMA_BUILD)
2016                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2017 }
2018
2019 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2020 {
2021         val->totalram = totalram_pages;
2022         val->sharedram = 0;
2023         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2024         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2025         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2026         val->freehigh = nr_free_highpages();
2027         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2028 }
2029
2030 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2031
2032 #ifdef CONFIG_NUMA
2033 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2034 {
2035         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2036
2037         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2038         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2039 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2040         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2041         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2042                         NR_FREE_PAGES);
2043 #else
2044         val->totalhigh = 0;
2045         val->freehigh = 0;
2046 #endif
2047         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2048 }
2049 #endif
2050
2051 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2052
2053 /*
2054  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2055  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2056  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2057  */
2058 void show_free_areas(void)
2059 {
2060         int cpu;
2061         struct zone *zone;
2062
2063         for_each_populated_zone(zone) {
2064                 show_node(zone);
2065                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2066
2067                 for_each_online_cpu(cpu) {
2068                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2069
2070                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2071
2072                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2073                                cpu, pageset->pcp.high,
2074                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2075                 }
2076         }
2077
2078         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2079                 " inactive_file:%lu"
2080                 " unevictable:%lu"
2081                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2082                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2083                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2084                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2085                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2086                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2087                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2088                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2089                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2090                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2091                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2092                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2093                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2094                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2095                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2096                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2097
2098         for_each_populated_zone(zone) {
2099                 int i;
2100
2101                 show_node(zone);
2102                 printk("%s"
2103                         " free:%lukB"
2104                         " min:%lukB"
2105                         " low:%lukB"
2106                         " high:%lukB"
2107                         " active_anon:%lukB"
2108                         " inactive_anon:%lukB"
2109                         " active_file:%lukB"
2110                         " inactive_file:%lukB"
2111                         " unevictable:%lukB"
2112                         " present:%lukB"
2113                         " pages_scanned:%lu"
2114                         " all_unreclaimable? %s"
2115                         "\n",
2116                         zone->name,
2117                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2118                         K(min_wmark_pages(zone)),
2119                         K(low_wmark_pages(zone)),
2120                         K(high_wmark_pages(zone)),
2121                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2122                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2123                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2124                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2125                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2126                         K(zone->present_pages),
2127                         zone->pages_scanned,
2128                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2129                         );
2130                 printk("lowmem_reserve[]:");
2131                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2132                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2133                 printk("\n");
2134         }
2135
2136         for_each_populated_zone(zone) {
2137                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2138
2139                 show_node(zone);
2140                 printk("%s: ", zone->name);
2141
2142                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2143                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2144                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2145                         total += nr[order] << order;
2146                 }
2147                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2148                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2149                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2150                 printk("= %lukB\n", K(total));
2151         }
2152
2153         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2154
2155         show_swap_cache_info();
2156 }
2157
2158 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2159 {
2160         zoneref->zone = zone;
2161         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2162 }
2163
2164 /*
2165  * Builds allocation fallback zone lists.
2166  *
2167  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2168  */
2169 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2170                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2171 {
2172         struct zone *zone;
2173
2174         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2175         zone_type++;
2176
2177         do {
2178                 zone_type--;
2179                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2180                 if (populated_zone(zone)) {
2181                         zoneref_set_zone(zone,
2182                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2183                         check_highest_zone(zone_type);
2184                 }
2185
2186         } while (zone_type);
2187         return nr_zones;
2188 }
2189
2190
2191 /*
2192  *  zonelist_order:
2193  *  0 = automatic detection of better ordering.
2194  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2195  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2196  *
2197  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2198  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2199  */
2200 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2201 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2202 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2203
2204 /* zonelist order in the kernel.
2205  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2206  */
2207 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2208 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2209
2210
2211 #ifdef CONFIG_NUMA
2212 /* The value user specified ....changed by config */
2213 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2214 /* string for sysctl */
2215 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2216 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2217
2218 /*
2219  * interface for configure zonelist ordering.
2220  * command line option "numa_zonelist_order"
2221  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2222  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2223  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2224  */
2225
2226 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2227 {
2228         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2229                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2230         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2231                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2232         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2233                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2234         } else {
2235                 printk(KERN_WARNING
2236                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2237                         "%s\n", s);
2238                 return -EINVAL;
2239         }
2240         return 0;
2241 }
2242
2243 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2244 {
2245         if (s)
2246                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2247         return 0;
2248 }
2249 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2250
2251 /*
2252  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2253  */
2254 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2255                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2256                 loff_t *ppos)
2257 {
2258         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2259         int ret;
2260
2261         if (write)
2262                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2263                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2264         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2265         if (ret)
2266                 return ret;
2267         if (write) {
2268                 int oldval = user_zonelist_order;
2269                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2270                         /*
2271                          * bogus value.  restore saved string
2272                          */
2273                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2274                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2275                         user_zonelist_order = oldval;
2276                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2277                         build_all_zonelists();
2278         }
2279         return 0;
2280 }
2281
2282
2283 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2284 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2285
2286 /**
2287  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2288  * @node: node whose fallback list we're appending
2289  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2290  *
2291  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2292  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2293  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2294  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2295  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2296  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2297  * on them otherwise.
2298  * It returns -1 if no node is found.
2299  */
2300 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2301 {
2302         int n, val;
2303         int min_val = INT_MAX;
2304         int best_node = -1;
2305         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2306
2307         /* Use the local node if we haven't already */
2308         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2309                 node_set(node, *used_node_mask);
2310                 return node;
2311         }
2312
2313         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2314
2315                 /* Don't want a node to appear more than once */
2316                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2317                         continue;
2318
2319                 /* Use the distance array to find the distance */
2320                 val = node_distance(node, n);
2321
2322                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2323                 val += (n < node);
2324
2325                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2326                 tmp = cpumask_of_node(n);
2327                 if (!cpumask_empty(tmp))
2328                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2329
2330                 /* Slight preference for less loaded node */
2331                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2332                 val += node_load[n];
2333
2334                 if (val < min_val) {
2335                         min_val = val;
2336                         best_node = n;
2337                 }
2338         }
2339
2340         if (best_node >= 0)
2341                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2342
2343         return best_node;
2344 }
2345
2346
2347 /*
2348  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2349  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2350  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2351  */
2352 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2353 {
2354         int j;
2355         struct zonelist *zonelist;
2356
2357         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2358         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2359                 ;
2360         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2361                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2362         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2363         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2364 }
2365
2366 /*
2367  * Build gfp_thisnode zonelists
2368  */
2369 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2370 {
2371         int j;
2372         struct zonelist *zonelist;
2373
2374         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2375         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2376         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2377         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2378 }
2379
2380 /*
2381  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2382  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2383  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2384  * may still exist in local DMA zone.
2385  */
2386 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2387
2388 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2389 {
2390         int pos, j, node;
2391         int zone_type;          /* needs to be signed */
2392         struct zone *z;
2393         struct zonelist *zonelist;
2394
2395         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2396         pos = 0;
2397         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2398                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2399                         node = node_order[j];
2400                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2401                         if (populated_zone(z)) {
2402                                 zoneref_set_zone(z,
2403                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2404                                 check_highest_zone(zone_type);
2405                         }
2406                 }
2407         }
2408         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2409         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2410 }
2411
2412 static int default_zonelist_order(void)
2413 {
2414         int nid, zone_type;
2415         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2416         struct zone *z;
2417         int average_size;
2418         /*
2419          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2420          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2421          * into OOM very easily.
2422          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2423          */
2424         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2425         low_kmem_size = 0;
2426         total_size = 0;
2427         for_each_online_node(nid) {
2428                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2429                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2430                         if (populated_zone(z)) {
2431                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2432                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2433                                 total_size += z->present_pages;
2434                         }
2435                 }
2436         }
2437         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2438             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2439                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2440         /*
2441          * look into each node's config.
2442          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2443          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2444          */
2445         average_size = total_size /
2446                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2447         for_each_online_node(nid) {
2448                 low_kmem_size = 0;
2449                 total_size = 0;
2450                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2451                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2452                         if (populated_zone(z)) {
2453                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2454                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2455                                 total_size += z->present_pages;
2456                         }
2457                 }
2458                 if (low_kmem_size &&
2459                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2460                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2461                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2462         }
2463         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2464 }
2465
2466 static void set_zonelist_order(void)
2467 {
2468         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2469                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2470         else
2471                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2472 }
2473
2474 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2475 {
2476         int j, node, load;
2477         enum zone_type i;
2478         nodemask_t used_mask;
2479         int local_node, prev_node;
2480         struct zonelist *zonelist;
2481         int order = current_zonelist_order;
2482
2483         /* initialize zonelists */
2484         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2485                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2486                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2487                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2488         }
2489
2490         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2491         local_node = pgdat->node_id;
2492         load = nr_online_nodes;
2493         prev_node = local_node;
2494         nodes_clear(used_mask);
2495
2496         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2497         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2498         j = 0;
2499
2500         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2501                 int distance = node_distance(local_node, node);
2502
2503                 /*
2504                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2505                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2506                  */
2507                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2508                         zone_reclaim_mode = 1;
2509
2510                 /*
2511                  * We don't want to pressure a particular node.
2512                  * So adding penalty to the first node in same
2513                  * distance group to make it round-robin.
2514                  */
2515                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2516                         node_load[node] = load;
2517
2518                 prev_node = node;
2519                 load--;
2520                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2521                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2522                 else
2523                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2524         }
2525
2526         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2527                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2528                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2529         }
2530
2531         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2532 }
2533
2534 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2535 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2536 {
2537         struct zonelist *zonelist;
2538         struct zonelist_cache *zlc;
2539         struct zoneref *z;
2540
2541         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2542         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2543         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2544         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2545                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2546 }
2547
2548
2549 #else   /* CONFIG_NUMA */
2550
2551 static void set_zonelist_order(void)
2552 {
2553         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2554 }
2555
2556 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2557 {
2558         int node, local_node;
2559         enum zone_type j;
2560         struct zonelist *zonelist;
2561
2562         local_node = pgdat->node_id;
2563
2564         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2565         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2566
2567         /*
2568          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2569          * of all the other nodes.
2570          * We don't want to pressure a particular node, so when
2571          * building the zones for node N, we make sure that the
2572          * zones coming right after the local ones are those from
2573          * node N+1 (modulo N)
2574          */
2575         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2576                 if (!node_online(node))
2577                         continue;
2578                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2579                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2580         }
2581         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2582                 if (!node_online(node))
2583                         continue;
2584                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2585                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2586         }
2587
2588         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2589         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2590 }
2591
2592 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2593 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2594 {
2595         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2596 }
2597
2598 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2599
2600 /* return values int ....just for stop_machine() */
2601 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2602 {
2603         int nid;
2604
2605         for_each_online_node(nid) {
2606                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2607
2608                 build_zonelists(pgdat);
2609                 build_zonelist_cache(pgdat);
2610         }
2611         return 0;
2612 }
2613
2614 void build_all_zonelists(void)
2615 {
2616         set_zonelist_order();
2617
2618         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2619                 __build_all_zonelists(NULL);
2620                 mminit_verify_zonelist();
2621                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2622         } else {
2623                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2624                    of zonelist */
2625                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2626                 /* cpuset refresh routine should be here */
2627         }
2628         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2629         /*
2630          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2631          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2632          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2633          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2634          * disabled and enable it later
2635          */
2636         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2637                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2638         else
2639                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2640
2641         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2642                 "Total pages: %ld\n",
2643                         nr_online_nodes,
2644                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2645                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2646                         vm_total_pages);
2647 #ifdef CONFIG_NUMA
2648         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2649 #endif
2650 }
2651
2652 /*
2653  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2654  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2655  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2656  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2657  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2658  * conservative, even though it seems large.
2659  *
2660  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2661  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2662  */
2663 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2664
2665 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2666 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2667 {
2668         unsigned long size = 1;
2669
2670         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2671
2672         while (size < pages)
2673                 size <<= 1;
2674
2675         /*
2676          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2677          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2678          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2679          */
2680         size = min(size, 4096UL);
2681
2682         return max(size, 4UL);
2683 }
2684 #else
2685 /*
2686  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2687  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2688  *
2689  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2690  *
2691  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2692  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2693  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2694  *
2695  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2696  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2697  *
2698  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2699  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2700  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2701  */
2702 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2703 {
2704         return 4096UL;
2705 }
2706 #endif
2707
2708 /*
2709  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2710  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2711  * hash function before the remainder is taken.
2712  */
2713 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2714 {
2715         return ffz(~size);
2716 }
2717
2718 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2719
2720 /*
2721  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2722  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2723  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2724  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2725  * blocks as reclaim kicks in
2726  */
2727 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2728 {
2729         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2730         struct page *page;
2731         unsigned long reserve, block_migratetype;
2732
2733         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2734         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2735         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2736         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2737                                                         pageblock_order;
2738
2739         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2740                 if (!pfn_valid(pfn))
2741                         continue;
2742                 page = pfn_to_page(pfn);
2743
2744                 /* Watch out for overlapping nodes */
2745                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2746                         continue;
2747
2748                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2749                 if (PageReserved(page))
2750                         continue;
2751
2752                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2753
2754                 /* If this block is reserved, account for it */
2755                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2756                         reserve--;
2757                         continue;
2758                 }
2759
2760                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2761                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2762                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2763                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2764                         reserve--;
2765                         continue;
2766                 }
2767
2768                 /*
2769                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2770                  * take it back
2771                  */
2772                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2773                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2774                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2775                 }
2776         }
2777 }
2778
2779 /*
2780  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2781  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2782  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2783  */
2784 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2785                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2786 {
2787         struct page *page;
2788         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2789         unsigned long pfn;
2790         struct zone *z;
2791
2792         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2793                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2794
2795         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2796         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2797                 /*
2798                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2799                  * handed to this function.  They do not
2800                  * exist on hotplugged memory.
2801                  */
2802                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2803                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2804                                 continue;
2805                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2806                                 continue;
2807                 }
2808                 page = pfn_to_page(pfn);
2809                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2810                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2811                 init_page_count(page);
2812                 reset_page_mapcount(page);
2813                 SetPageReserved(page);
2814                 /*
2815                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2816                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2817                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2818                  * the address space during boot when many long-lived
2819                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2820                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2821                  * setup_zone_migrate_reserve()
2822                  *
2823                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2824                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2825                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2826                  * pfn out of zone.
2827                  */
2828                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2829                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2830                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2831                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2832
2833                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2834 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2835                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2836                 if (!is_highmem_idx(zone))
2837                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2838 #endif
2839         }
2840 }
2841
2842 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2843 {
2844         int order, t;
2845         for_each_migratetype_order(order, t) {
2846                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2847                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2848         }
2849 }
2850
2851 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2852 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2853         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2854 #endif
2855
2856 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2857 {
2858 #ifdef CONFIG_MMU
2859         int batch;
2860
2861         /*
2862          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2863          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2864          *
2865          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2866          */
2867         batch = zone->present_pages / 1024;
2868         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2869                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2870         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2871         if (batch < 1)
2872                 batch = 1;
2873
2874         /*
2875          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2876          * of 2 value was found to be more likely to have
2877          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2878          *
2879          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2880          * batches of pages, one task can end up with a lot
2881          * of pages of one half of the possible page colors
2882          * and the other with pages of the other colors.
2883          */
2884         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2885
2886         return batch;
2887
2888 #else
2889         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2890          * conditions.
2891          *
2892          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2893          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2894          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2895          *
2896          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2897          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2898          * can be a significant delay between the individual batches being
2899          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2900          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2901          */
2902         return 0;
2903 #endif
2904 }
2905
2906 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2907 {
2908         struct per_cpu_pages *pcp;
2909
2910         memset(p, 0, sizeof(*p));
2911
2912         pcp = &p->pcp;
2913         pcp->count = 0;
2914         pcp->high = 6 * batch;
2915         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2916         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2917 }
2918
2919 /*
2920  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2921  * to the value high for the pageset p.
2922  */
2923
2924 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2925                                 unsigned long high)
2926 {
2927         struct per_cpu_pages *pcp;
2928
2929         pcp = &p->pcp;
2930         pcp->high = high;
2931         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2932         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2933                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2934 }
2935
2936
2937 #ifdef CONFIG_NUMA
2938 /*
2939  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2940  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2941  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2942  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2943  * with interrupts disabled.
2944  *
2945  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2946  *
2947  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2948  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2949  * hotplugged processors.
2950  *
2951  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2952  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2953  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2954  */
2955 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2956
2957 /*
2958  * Dynamically allocate memory for the
2959  * per cpu pageset array in struct zone.
2960  */
2961 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2962 {
2963         struct zone *zone, *dzone;
2964         int node = cpu_to_node(cpu);
2965
2966         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2967
2968         for_each_populated_zone(zone) {
2969                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2970                                          GFP_KERNEL, node);
2971                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2972                         goto bad;
2973
2974                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2975
2976                 if (percpu_pagelist_fraction)
2977                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2978                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2979         }
2980
2981         return 0;
2982 bad:
2983         for_each_zone(dzone) {
2984                 if (!populated_zone(dzone))
2985                         continue;
2986                 if (dzone == zone)
2987                         break;
2988                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2989                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2990         }
2991         return -ENOMEM;
2992 }
2993
2994 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2995 {
2996         struct zone *zone;
2997
2998         for_each_zone(zone) {
2999                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3000
3001                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3002                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3003                         kfree(pset);
3004                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
3005         }
3006 }
3007
3008 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3009                 unsigned long action,
3010                 void *hcpu)
3011 {
3012         int cpu = (long)hcpu;
3013         int ret = NOTIFY_OK;
3014
3015         switch (action) {
3016         case CPU_UP_PREPARE:
3017         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3018                 if (process_zones(cpu))
3019                         ret = NOTIFY_BAD;
3020                 break;
3021         case CPU_UP_CANCELED:
3022         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3023         case CPU_DEAD:
3024         case CPU_DEAD_FROZEN:
3025                 free_zone_pagesets(cpu);
3026                 break;
3027         default:
3028                 break;
3029         }
3030         return ret;
3031 }
3032
3033 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3034         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3035
3036 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3037 {
3038         int err;
3039
3040         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3041          * A cpuup callback will do this for every cpu
3042          * as it comes online
3043          */
3044         err = process_zones(smp_processor_id());
3045         BUG_ON(err);
3046         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3047 }
3048
3049 #endif
3050
3051 static noinline __init_refok
3052 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3053 {
3054         int i;
3055         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3056         size_t alloc_size;
3057
3058         /*
3059          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3060          * per zone.
3061          */
3062         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3063                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3064         zone->wait_table_bits =
3065                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3066         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3067                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3068
3069         if (!slab_is_available()) {
3070                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3071                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3072         } else {
3073                 /*
3074                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3075                  * via memory hot-add.
3076                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3077                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3078                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3079                  * node itself as well.
3080                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3081                  * necessary.
3082                  */
3083                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3084         }
3085         if (!zone->wait_table)
3086                 return -ENOMEM;
3087
3088         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3089                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3090
3091         return 0;
3092 }
3093
3094 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3095 {
3096         int cpu;
3097         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3098
3099         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3100 #ifdef CONFIG_NUMA
3101                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3102                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3103                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3104 #else
3105                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3106 #endif
3107         }
3108         if (zone->present_pages)
3109                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3110                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3111 }
3112
3113 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3114                                         unsigned long zone_start_pfn,
3115                                         unsigned long size,
3116                                         enum memmap_context context)
3117 {
3118         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3119         int ret;
3120         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3121         if (ret)
3122                 return ret;
3123         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3124
3125         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3126
3127         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3128                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3129                         pgdat->node_id,
3130                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3131                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3132
3133         zone_init_free_lists(zone);
3134
3135         return 0;
3136 }
3137
3138 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3139 /*
3140  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3141  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3142  */
3143 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3144 {
3145         int i;
3146
3147         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3148                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3149                         return i;
3150
3151         return -1;
3152 }
3153
3154 /*
3155  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3156  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3157  */
3158 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3159 {
3160         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3161                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3162                         return index;
3163
3164         return -1;
3165 }
3166
3167 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3168 /*
3169  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3170  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3171  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3172  * alternative
3173  */
3174 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3175 {
3176         int i;
3177
3178         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3179                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3180                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3181
3182                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3183                         return early_node_map[i].nid;
3184         }
3185         /* This is a memory hole */
3186         return -1;
3187 }
3188 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3189
3190 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3191 {
3192         int nid;
3193
3194         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3195         if (nid >= 0)
3196                 return nid;
3197         /* just returns 0 */
3198         return 0;
3199 }
3200
3201 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3202 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3203 {
3204         int nid;
3205
3206         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3207         if (nid >= 0 && nid != node)
3208                 return false;
3209         return true;
3210 }
3211 #endif
3212
3213 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3214 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3215         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3216                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3217
3218 /**
3219  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3220  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3221  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3222  *
3223  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3224  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3225  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3226  */
3227 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3228                                                 unsigned long max_low_pfn)
3229 {
3230         int i;
3231
3232         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3233                 unsigned long size_pages = 0;
3234                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3235
3236                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3237                         continue;
3238
3239                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3240                         end_pfn = max_low_pfn;
3241
3242                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3243                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3244                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3245                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3246         }
3247 }
3248
3249 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3250 {
3251         int i;
3252         int ret;
3253
3254         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3255                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3256                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3257                 if (ret)
3258                         break;
3259         }
3260 }
3261 /**
3262  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3263  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3264  *
3265  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3266  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3267  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3268  */
3269 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3270 {
3271         int i;
3272
3273         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3274                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3275                                 early_node_map[i].start_pfn,
3276                                 early_node_map[i].end_pfn);
3277 }
3278
3279 /**
3280  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3281  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3282  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3283  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3284  *
3285  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3286  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3287  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3288  * PFNs will be 0.
3289  */
3290 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3291                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3292 {
3293         int i;
3294         *start_pfn = -1UL;
3295         *end_pfn = 0;
3296
3297         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3298                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3299                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3300         }
3301
3302         if (*start_pfn == -1UL)
3303                 *start_pfn = 0;
3304 }
3305
3306 /*
3307  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3308  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3309  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3310  */
3311 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3312 {
3313         int zone_index;
3314         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3315                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3316                         continue;
3317
3318                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3319                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3320                         break;
3321         }
3322
3323         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3324         movable_zone = zone_index;
3325 }
3326
3327 /*
3328  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3329  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3330  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3331  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3332  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3333  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3334  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3335  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3336  */
3337 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3338                                         unsigned long zone_type,
3339                                         unsigned long node_start_pfn,
3340                                         unsigned long node_end_pfn,
3341                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3342                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3343 {
3344         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3345         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3346                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3347                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3348                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3349                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3350                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3351
3352                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3353                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3354                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3355                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3356
3357                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3358                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3359                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3360         }
3361 }
3362
3363 /*
3364  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3365  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3366  */
3367 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3368                                         unsigned long zone_type,
3369                                         unsigned long *ignored)
3370 {
3371         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3372         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3373
3374         /* Get the start and end of the node and zone */
3375         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3376         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3377         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3378         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3379                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3380                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3381
3382         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3383         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3384                 return 0;
3385
3386         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3387         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3388         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3389
3390         /* Return the spanned pages */
3391         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3392 }
3393
3394 /*
3395  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3396  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3397  */
3398 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3399                                 unsigned long range_start_pfn,
3400                                 unsigned long range_end_pfn)
3401 {
3402         int i = 0;
3403         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3404         unsigned long start_pfn;
3405
3406         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3407         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3408         if (i == -1)
3409                 return 0;
3410
3411         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3412
3413         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3414         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3415                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3416
3417         /* Find all holes for the zone within the node */
3418         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3419
3420                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3421                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3422                         break;
3423
3424                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3425                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3426                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3427
3428                 /* Update the hole size cound and move on */
3429                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3430                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3431                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3432                 }
3433                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3434         }
3435
3436         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3437         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3438                 hole_pages += range_end_pfn -
3439                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3440
3441         return hole_pages;
3442 }
3443
3444 /**
3445  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3446  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3447  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3448  *
3449  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3450  */
3451 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3452                                                         unsigned long end_pfn)
3453 {
3454         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3455 }
3456
3457 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3458 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3459                                         unsigned long zone_type,
3460                                         unsigned long *ignored)
3461 {
3462         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3463         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3464
3465         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3466         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3467                                                         node_start_pfn);
3468         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3469                                                         node_end_pfn);
3470
3471         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3472                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3473                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3474         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3475 }
3476
3477 #else
3478 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3479                                         unsigned long zone_type,
3480                                         unsigned long *zones_size)
3481 {
3482         return zones_size[zone_type];
3483 }
3484
3485 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3486                                                 unsigned long zone_type,
3487                                                 unsigned long *zholes_size)
3488 {
3489         if (!zholes_size)
3490                 return 0;
3491
3492         return zholes_size[zone_type];
3493 }
3494
3495 #endif
3496
3497 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3498                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3499 {
3500         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3501         enum zone_type i;
3502
3503         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3504                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3505                                                                 zones_size);
3506         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3507
3508         realtotalpages = totalpages;
3509         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3510                 realtotalpages -=
3511                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3512                                                                 zholes_size);
3513         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3514         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3515                                                         realtotalpages);
3516 }
3517
3518 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3519 /*
3520  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3521  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3522  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3523  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3524  * bytes.
3525  */
3526 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3527 {
3528         unsigned long usemapsize;
3529
3530         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3531         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3532         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3533         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3534
3535         return usemapsize / 8;
3536 }
3537
3538 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3539                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3540 {
3541         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3542         zone->pageblock_flags = NULL;
3543         if (usemapsize)
3544                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3545 }
3546 #else
3547 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3548                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3549 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3550
3551 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3552
3553 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3554 static inline int pageblock_default_order(void)
3555 {
3556         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3557                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3558
3559         return MAX_ORDER-1;
3560 }
3561
3562 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3563 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3564 {
3565         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3566         if (pageblock_order)
3567                 return;
3568
3569         /*
3570          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3571          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3572          */
3573         pageblock_order = order;
3574 }
3575 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3576
3577 /*
3578  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3579  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3580  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3581  * pageblock_order based on the kernel config
3582  */
3583 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3584 {
3585         return MAX_ORDER-1;
3586 }
3587 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3588
3589 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3590
3591 /*
3592  * Set up the zone data structures:
3593  *   - mark all pages reserved
3594  *   - mark all memory queues empty
3595  *   - clear the memory bitmaps
3596  */
3597 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3598                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3599 {
3600         enum zone_type j;
3601         int nid = pgdat->node_id;
3602         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3603         int ret;
3604
3605         pgdat_resize_init(pgdat);
3606         pgdat->nr_zones = 0;
3607         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3608         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3609         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3610         
3611         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3612                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3613                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3614                 enum lru_list l;
3615
3616                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3617                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3618                                                                 zholes_size);
3619
3620                 /*
3621                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3622                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3623                  * and per-cpu initialisations
3624                  */
3625                 memmap_pages =
3626                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3627                 if (realsize >= memmap_pages) {
3628                         realsize -= memmap_pages;
3629                         if (memmap_pages)
3630                                 printk(KERN_DEBUG
3631                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3632                                        zone_names[j], memmap_pages);
3633                 } else
3634                         printk(KERN_WARNING
3635                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3636                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3637
3638                 /* Account for reserved pages */
3639                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3640                         realsize -= dma_reserve;
3641                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3642                                         zone_names[0], dma_reserve);
3643                 }
3644
3645                 if (!is_highmem_idx(j))
3646                         nr_kernel_pages += realsize;
3647                 nr_all_pages += realsize;
3648
3649                 zone->spanned_pages = size;
3650                 zone->present_pages = realsize;
3651 #ifdef CONFIG_NUMA
3652                 zone->node = nid;
3653                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3654                                                 / 100;
3655                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3656 #endif
3657                 zone->name = zone_names[j];
3658                 spin_lock_init(&zone->lock);
3659                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3660                 zone_seqlock_init(zone);
3661                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3662
3663                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3664
3665                 zone_pcp_init(zone);
3666                 for_each_lru(l) {
3667                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3668                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3669                 }
3670                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3671                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3672                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3673                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3674                 zap_zone_vm_stats(zone);
3675                 zone->flags = 0;
3676                 if (!size)
3677                         continue;
3678
3679                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3680                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3681                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3682                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3683                 BUG_ON(ret);
3684                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3685                 zone_start_pfn += size;
3686         }
3687 }
3688
3689 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3690 {
3691         /* Skip empty nodes */
3692         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3693                 return;
3694
3695 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3696         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3697         if (!pgdat->node_mem_map) {
3698                 unsigned long size, start, end;
3699                 struct page *map;
3700
3701                 /*
3702                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3703                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3704                  * for the buddy allocator to function correctly.
3705                  */
3706                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3707                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3708                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3709                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3710                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3711                 if (!map)
3712                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3713                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3714         }
3715 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3716         /*
3717          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3718          */
3719         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3720                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3721 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3722                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3723                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3724 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3725         }
3726 #endif
3727 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3728 }
3729
3730 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3731                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3732 {
3733         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3734
3735         pgdat->node_id = nid;
3736         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3737         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3738
3739         alloc_node_mem_map(pgdat);
3740 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3741         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3742                 nid, (unsigned long)pgdat,
3743                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3744 #endif
3745
3746         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3747 }
3748
3749 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3750
3751 #if MAX_NUMNODES > 1
3752 /*
3753  * Figure out the number of possible node ids.
3754  */
3755 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3756 {
3757         unsigned int node;
3758         unsigned int highest = 0;
3759
3760         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3761                 highest = node;
3762         nr_node_ids = highest + 1;
3763 }
3764 #else
3765 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3766 {
3767 }
3768 #endif
3769
3770 /**
3771  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3772  * @nid: The node ID the range resides on
3773  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3774  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3775  *
3776  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3777  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3778  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3779  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3780  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3781  */
3782 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3783                                                 unsigned long end_pfn)
3784 {
3785         int i;
3786
3787         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3788                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3789                         "%d entries of %d used\n",
3790                         nid, start_pfn, end_pfn,
3791                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3792
3793         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3794
3795         /* Merge with existing active regions if possible */
3796         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3797                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3798                         continue;
3799
3800                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3801                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3802                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3803                         return;
3804
3805                 /* Merge forward if suitable */
3806                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3807                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3808                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3809                         return;
3810                 }
3811
3812                 /* Merge backward if suitable */
3813                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3814                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3815                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3816                         return;
3817                 }
3818         }
3819
3820         /* Check that early_node_map is large enough */
3821         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3822                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3823                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3824                 return;
3825         }
3826
3827         early_node_map[i].nid = nid;
3828         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3829         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3830         nr_nodemap_entries = i + 1;
3831 }
3832
3833 /**
3834  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3835  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3836  * @start_pfn: The new PFN of the range
3837  * @end_pfn: The new PFN of the range
3838  *
3839  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3840  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3841  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3842  * range.
3843  */
3844 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3845                                 unsigned long end_pfn)
3846 {
3847         int i, j;
3848         int removed = 0;
3849
3850         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3851                           nid, start_pfn, end_pfn);
3852
3853         /* Find the old active region end and shrink */
3854         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3855                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3856                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3857                         /* clear it */
3858                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3859                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3860                         removed = 1;
3861                         continue;
3862                 }
3863                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3864                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3865                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3866                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3867                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3868                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3869                         continue;
3870                 }
3871                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3872                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3873                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3874                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3875                         continue;
3876                 }
3877         }
3878
3879         if (!removed)
3880                 return;
3881
3882         /* remove the blank ones */
3883         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3884                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3885                         continue;
3886                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3887                         continue;
3888                 /* we found it, get rid of it */
3889                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3890                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3891                                 sizeof(early_node_map[j]));
3892                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3893                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3894                 nr_nodemap_entries--;
3895         }
3896 }
3897
3898 /**
3899  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3900  *
3901  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3902  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3903  * all currently registered regions.
3904  */
3905 void __init remove_all_active_ranges(void)
3906 {
3907         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3908         nr_nodemap_entries = 0;
3909 }
3910
3911 /* Compare two active node_active_regions */
3912 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3913 {
3914         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3915         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3916
3917         /* Done this way to avoid overflows */
3918         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3919                 return 1;
3920         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3921                 return -1;
3922
3923         return 0;
3924 }
3925
3926 /* sort the node_map by start_pfn */
3927 static void __init sort_node_map(void)
3928 {
3929         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3930                         sizeof(struct node_active_region),
3931                         cmp_node_active_region, NULL);
3932 }
3933
3934 /* Find the lowest pfn for a node */
3935 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3936 {
3937         int i;
3938         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3939
3940         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3941         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3942                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3943
3944         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3945                 printk(KERN_WARNING
3946                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3947                 return 0;
3948         }
3949
3950         return min_pfn;
3951 }
3952
3953 /**
3954  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3955  *
3956  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3957  * add_active_range().
3958  */
3959 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3960 {
3961         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3962 }
3963
3964 /*
3965  * early_calculate_totalpages()
3966  * Sum pages in active regions for movable zone.
3967  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3968  */
3969 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3970 {
3971         int i;
3972         unsigned long totalpages = 0;
3973
3974         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3975                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3976                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3977                 totalpages += pages;
3978                 if (pages)
3979                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3980         }
3981         return totalpages;
3982 }
3983
3984 /*
3985  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3986  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3987  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3988  * others
3989  */
3990 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3991 {
3992         int i, nid;
3993         unsigned long usable_startpfn;
3994         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3995         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3996         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
3997
3998         /*
3999          * If movablecore was specified, calculate what size of
4000          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4001          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4002          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4003          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4004          * what movablecore would have allowed.
4005          */
4006         if (required_movablecore) {
4007                 unsigned long corepages;
4008
4009                 /*
4010                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4011                  * was requested by the user
4012                  */
4013                 required_movablecore =
4014                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4015                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4016
4017                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4018         }
4019
4020         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4021         if (!required_kernelcore)
4022                 return;
4023
4024         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4025         find_usable_zone_for_movable();
4026         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4027
4028 restart:
4029         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4030         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4031         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4032                 /*
4033                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4034                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4035                  * amount of memory for the kernel
4036                  */
4037                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4038                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4039
4040                 /*
4041                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4042                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4043                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4044                  */
4045                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4046
4047                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4048                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4049                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4050                         unsigned long size_pages;
4051
4052                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4053                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4054                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4055                         if (start_pfn >= end_pfn)
4056                                 continue;
4057
4058                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4059                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4060                                 unsigned long kernel_pages;
4061                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4062                                                                 - start_pfn;
4063
4064                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4065                                                         kernelcore_remaining);
4066                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4067                                                         required_kernelcore);
4068
4069                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4070                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4071
4072                                         /*
4073                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4074                                          * that if we have to rebalance
4075                                          * kernelcore across nodes, we will
4076                                          * not double account here
4077                                          */
4078                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4079                                         continue;
4080                                 }
4081                                 start_pfn = usable_startpfn;
4082                         }
4083
4084                         /*
4085                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4086                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4087                          * number of pages used as kernelcore
4088                          */
4089                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4090                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4091                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4092                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4093
4094                         /*
4095                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4096                          * break if the kernelcore for this node has been
4097                          * satisified
4098                          */
4099                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4100                                                                 size_pages);
4101                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4102                         if (!kernelcore_remaining)
4103                                 break;
4104                 }
4105         }
4106
4107         /*
4108          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4109          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4110          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4111          * satisified
4112          */
4113         usable_nodes--;
4114         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4115                 goto restart;
4116
4117         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4118         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4119                 zone_movable_pfn[nid] =
4120                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4121 }
4122
4123 /* Any regular memory on that node ? */
4124 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4125 {
4126 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4127         enum zone_type zone_type;
4128
4129         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4130                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4131                 if (zone->present_pages)
4132                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4133         }
4134 #endif
4135 }
4136
4137 /**
4138  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4139  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4140  *
4141  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4142  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4143  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4144  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4145  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4146  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4147  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4148  * at arch_max_dma_pfn.
4149  */
4150 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4151 {
4152         unsigned long nid;
4153         int i;
4154
4155         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4156         sort_node_map();
4157
4158         /* Record where the zone boundaries are */
4159         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4160                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4161         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4162                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4163         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4164         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4165         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4166                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4167                         continue;
4168                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4169                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4170                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4171                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4172         }
4173         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4174         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4175
4176         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4177         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4178         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4179
4180         /* Print out the zone ranges */
4181         printk("Zone PFN ranges:\n");
4182         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4183                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4184                         continue;
4185                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4186                                 zone_names[i],
4187                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4188                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4189         }
4190
4191         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4192         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4193         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4194                 if (zone_movable_pfn[i])
4195                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4196         }
4197
4198         /* Print out the early_node_map[] */
4199         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4200         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4201                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4202                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4203                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4204
4205         /* Initialise every node */
4206         mminit_verify_pageflags_layout();
4207         setup_nr_node_ids();
4208         for_each_online_node(nid) {
4209                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4210                 free_area_init_node(nid, NULL,
4211                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4212
4213                 /* Any memory on that node */
4214                 if (pgdat->node_present_pages)
4215                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4216                 check_for_regular_memory(pgdat);
4217         }
4218 }
4219
4220 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4221 {
4222         unsigned long long coremem;
4223         if (!p)
4224                 return -EINVAL;
4225
4226         coremem = memparse(p, &p);
4227         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4228
4229         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4230         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4231
4232         return 0;
4233 }
4234
4235 /*
4236  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4237  * cannot be reclaimed or migrated.
4238  */
4239 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4240 {
4241         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4242 }
4243
4244 /*
4245  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4246  * can be reclaimed or migrated.
4247  */
4248 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4249 {
4250         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4251 }
4252
4253 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4254 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4255
4256 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4257
4258 /**
4259  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4260  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4261  *
4262  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4263  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4264  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4265  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4266  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4267  * smaller per-cpu batchsize.
4268  */
4269 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4270 {
4271         dma_reserve = new_dma_reserve;
4272 }
4273
4274 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4275 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4276 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4277 #endif
4278
4279 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4280 {
4281         free_area_init_node(0, zones_size,
4282                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4283 }
4284
4285 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4286                                  unsigned long action, void *hcpu)
4287 {
4288         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4289
4290         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4291                 drain_pages(cpu);
4292
4293                 /*
4294                  * Spill the event counters of the dead processor
4295                  * into the current processors event counters.
4296                  * This artificially elevates the count of the current
4297                  * processor.
4298                  */
4299                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4300
4301                 /*
4302                  * Zero the differential counters of the dead processor
4303                  * so that the vm statistics are consistent.
4304                  *
4305                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4306                  * race with what we are doing.
4307                  */
4308                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4309         }
4310         return NOTIFY_OK;
4311 }
4312
4313 void __init page_alloc_init(void)
4314 {
4315         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4316 }
4317
4318 /*
4319  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4320  *      or min_free_kbytes changes.
4321  */
4322 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4323 {
4324         struct pglist_data *pgdat;
4325         unsigned long reserve_pages = 0;
4326         enum zone_type i, j;
4327
4328         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4329                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4330                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4331                         unsigned long max = 0;
4332
4333                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4334                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4335                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4336                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4337                         }
4338
4339                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4340                         max += high_wmark_pages(zone);
4341
4342                         if (max > zone->present_pages)
4343                                 max = zone->present_pages;
4344                         reserve_pages += max;
4345                 }
4346         }
4347         totalreserve_pages = reserve_pages;
4348 }
4349
4350 /*
4351  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4352  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4353  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4354  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4355  */
4356 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4357 {
4358         struct pglist_data *pgdat;
4359         enum zone_type j, idx;
4360
4361         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4362                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4363                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4364                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4365
4366                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4367
4368                         idx = j;
4369                         while (idx) {
4370                                 struct zone *lower_zone;
4371
4372                                 idx--;
4373
4374                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4375                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4376
4377                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4378                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4379                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4380                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4381                         }
4382                 }
4383         }
4384
4385         /* update totalreserve_pages */
4386         calculate_totalreserve_pages();
4387 }
4388
4389 /**
4390  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4391  * or when memory is hot-{added|removed}
4392  *
4393  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4394  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4395  */
4396 void setup_per_zone_wmarks(void)
4397 {
4398         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4399         unsigned long lowmem_pages = 0;
4400         struct zone *zone;
4401         unsigned long flags;
4402
4403         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4404         for_each_zone(zone) {
4405                 if (!is_highmem(zone))
4406                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4407         }
4408
4409         for_each_zone(zone) {
4410                 u64 tmp;
4411
4412                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4413                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4414                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4415                 if (is_highmem(zone)) {
4416                         /*
4417                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4418                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4419                          * value here.
4420                          *
4421                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4422                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4423                          * not be capped for highmem.
4424                          */
4425                         int min_pages;
4426
4427                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4428                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4429                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4430                         if (min_pages > 128)
4431                                 min_pages = 128;
4432                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4433                 } else {
4434                         /*
4435                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4436                          * proportionate to the zone's size.
4437                          */
4438                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4439                 }
4440
4441                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4442                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4443                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4444                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4445         }
4446
4447         /* update totalreserve_pages */
4448         calculate_totalreserve_pages();
4449 }
4450
4451 /**
4452  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4453  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4454  * to be referenced again before it is swapped out.
4455  *
4456  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4457  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4458  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4459  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4460  *
4461  * total     target    max
4462  * memory    ratio     inactive anon
4463  * -------------------------------------
4464  *   10MB       1         5MB
4465  *  100MB       1        50MB
4466  *    1GB       3       250MB
4467  *   10GB      10       0.9GB
4468  *  100GB      31         3GB
4469  *    1TB     101        10GB
4470  *   10TB     320        32GB
4471  */
4472 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4473 {
4474         unsigned int gb, ratio;
4475
4476         /* Zone size in gigabytes */
4477         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4478         if (gb)
4479                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4480         else
4481                 ratio = 1;
4482
4483         zone->inactive_ratio = ratio;
4484 }
4485
4486 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4487 {
4488         struct zone *zone;
4489
4490         for_each_zone(zone)
4491                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4492 }
4493
4494 /*
4495  * Initialise min_free_kbytes.
4496  *
4497  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4498  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4499  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4500  *
4501  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4502  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4503  *
4504  * which yields
4505  *
4506  * 16MB:        512k
4507  * 32MB:        724k
4508  * 64MB:        1024k
4509  * 128MB:       1448k
4510  * 256MB:       2048k
4511  * 512MB:       2896k
4512  * 1024MB:      4096k
4513  * 2048MB:      5792k
4514  * 4096MB:      8192k
4515  * 8192MB:      11584k
4516  * 16384MB:     16384k
4517  */
4518 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4519 {
4520         unsigned long lowmem_kbytes;
4521
4522         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4523
4524         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4525         if (min_free_kbytes < 128)
4526                 min_free_kbytes = 128;
4527         if (min_free_kbytes > 65536)
4528                 min_free_kbytes = 65536;
4529         setup_per_zone_wmarks();
4530         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4531         setup_per_zone_inactive_ratio();
4532         return 0;
4533 }
4534 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4535
4536 /*
4537  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4538  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4539  *      changes.
4540  */
4541 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4542         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4543 {
4544         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4545         if (write)
4546                 setup_per_zone_wmarks();
4547         return 0;
4548 }
4549
4550 #ifdef CONFIG_NUMA
4551 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4552         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4553 {
4554         struct zone *zone;
4555         int rc;
4556
4557         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4558         if (rc)
4559                 return rc;
4560
4561         for_each_zone(zone)
4562                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4563                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4564         return 0;
4565 }
4566
4567 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4568         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4569 {
4570         struct zone *zone;
4571         int rc;
4572
4573         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4574         if (rc)
4575                 return rc;
4576
4577         for_each_zone(zone)
4578                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4579                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4580         return 0;
4581 }
4582 #endif
4583
4584 /*
4585  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4586  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4587  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4588  *
4589  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4590  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4591  * if in function of the boot time zone sizes.
4592  */
4593 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4594         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4595 {
4596         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4597         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4598         return 0;
4599 }
4600
4601 /*
4602  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4603  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4604  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4605  */
4606
4607 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4608         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4609 {
4610         struct zone *zone;
4611         unsigned int cpu;
4612         int ret;
4613
4614         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4615         if (!write || (ret == -EINVAL))
4616                 return ret;
4617         for_each_zone(zone) {
4618                 for_each_online_cpu(cpu) {
4619                         unsigned long  high;
4620                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4621                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4622                 }
4623         }
4624         return 0;
4625 }
4626
4627 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4628
4629 #ifdef CONFIG_NUMA
4630 static int __init set_hashdist(char *str)
4631 {
4632         if (!str)
4633                 return 0;
4634         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4635         return 1;
4636 }
4637 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4638 #endif
4639
4640 /*
4641  * allocate a large system hash table from bootmem
4642  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4643  *   quantity of entries
4644  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4645  */
4646 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4647                                      unsigned long bucketsize,
4648                                      unsigned long numentries,
4649                                      int scale,
4650                                      int flags,
4651                                      unsigned int *_hash_shift,
4652                                      unsigned int *_hash_mask,
4653                                      unsigned long limit)
4654 {
4655         unsigned long long max = limit;
4656         unsigned long log2qty, size;
4657         void *table = NULL;
4658
4659         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4660         if (!numentries) {
4661                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4662                 numentries = nr_kernel_pages;
4663                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4664                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4665                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4666
4667                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4668                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4669                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4670                 else
4671                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4672
4673                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4674                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4675                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4676         }
4677         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4678
4679         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4680         if (max == 0) {
4681                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4682                 do_div(max, bucketsize);
4683         }
4684
4685         if (numentries > max)
4686                 numentries = max;
4687
4688         log2qty = ilog2(numentries);
4689
4690         do {
4691                 size = bucketsize << log2qty;
4692                 if (flags & HASH_EARLY)
4693                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4694                 else if (hashdist)
4695                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4696                 else {
4697                         /*
4698                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4699                          * some pages at the end of hash table which
4700                          * alloc_pages_exact() automatically does
4701                          */
4702                         if (get_order(size) < MAX_ORDER)
4703                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4704                 }
4705         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4706
4707         if (!table)
4708                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4709
4710         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4711                tablename,
4712                (1U << log2qty),
4713                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4714                size);
4715
4716         if (_hash_shift)
4717                 *_hash_shift = log2qty;
4718         if (_hash_mask)
4719                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4720
4721         /*
4722          * If hashdist is set, the table allocation is done with __vmalloc()
4723          * which invokes the kmemleak_alloc() callback. This function may also
4724          * be called before the slab and kmemleak are initialised when
4725          * kmemleak simply buffers the request to be executed later
4726          * (GFP_ATOMIC flag ignored in this case).
4727          */
4728         if (!hashdist)
4729                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4730
4731         return table;
4732 }
4733
4734 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4735 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4736                                                         unsigned long pfn)
4737 {
4738 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4739         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4740 #else
4741         return zone->pageblock_flags;
4742 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4743 }
4744
4745 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4746 {
4747 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4748         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4749         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4750 #else
4751         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4752         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4753 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4754 }
4755
4756 /**
4757  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4758  * @page: The page within the block of interest
4759  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4760  * @end_bitidx: The last bit of interest
4761  * returns pageblock_bits flags
4762  */
4763 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4764                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4765 {
4766         struct zone *zone;
4767         unsigned long *bitmap;
4768         unsigned long pfn, bitidx;
4769         unsigned long flags = 0;
4770         unsigned long value = 1;
4771
4772         zone = page_zone(page);
4773         pfn = page_to_pfn(page);
4774         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4775         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4776
4777         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4778                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4779                         flags |= value;
4780
4781         return flags;
4782 }
4783
4784 /**
4785  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4786  * @page: The page within the block of interest
4787  * @start_bitidx: The first bit of interest
4788  * @end_bitidx: The last bit of interest
4789  * @flags: The flags to set
4790  */
4791 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4792                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4793 {
4794         struct zone *zone;
4795         unsigned long *bitmap;
4796         unsigned long pfn, bitidx;
4797         unsigned long value = 1;
4798
4799         zone = page_zone(page);
4800         pfn = page_to_pfn(page);
4801         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4802         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4803         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4804         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4805
4806         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4807                 if (flags & value)
4808                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4809                 else
4810                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4811 }
4812
4813 /*
4814  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4815  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4816  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4817  */
4818
4819 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4820 {
4821         struct zone *zone;
4822         unsigned long flags;
4823         int ret = -EBUSY;
4824
4825         zone = page_zone(page);
4826         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4827         /*
4828          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4829          */
4830         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4831                 goto out;
4832         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4833         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4834         ret = 0;
4835 out:
4836         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4837         if (!ret)
4838                 drain_all_pages();
4839         return ret;
4840 }
4841
4842 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4843 {
4844         struct zone *zone;
4845         unsigned long flags;
4846         zone = page_zone(page);
4847         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4848         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4849                 goto out;
4850         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4851         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4852 out:
4853         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4854 }
4855
4856 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4857 /*
4858  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4859  */
4860 void
4861 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4862 {
4863         struct page *page;
4864         struct zone *zone;
4865         int order, i;
4866         unsigned long pfn;
4867         unsigned long flags;
4868         /* find the first valid pfn */
4869         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4870                 if (pfn_valid(pfn))
4871                         break;
4872         if (pfn == end_pfn)
4873                 return;
4874         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4875         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4876         pfn = start_pfn;
4877         while (pfn < end_pfn) {
4878                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4879                         pfn++;
4880                         continue;
4881                 }
4882                 page = pfn_to_page(pfn);
4883                 BUG_ON(page_count(page));
4884                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4885                 order = page_order(page);
4886 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4887                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4888                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4889 #endif
4890                 list_del(&page->lru);
4891                 rmv_page_order(page);
4892                 zone->free_area[order].nr_free--;
4893                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4894                                       - (1UL << order));
4895                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4896                         SetPageReserved((page+i));
4897                 pfn += (1 << order);
4898         }
4899         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4900 }
4901 #endif