Unevictable LRU Page Statistics
[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/memcontrol.h>
48 #include <linux/debugobjects.h>
49
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/div64.h>
52 #include "internal.h"
53
54 /*
55  * Array of node states.
56  */
57 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
58         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
59         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
60 #ifndef CONFIG_NUMA
61         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
62 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
63         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
64 #endif
65         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
66 #endif  /* NUMA */
67 };
68 EXPORT_SYMBOL(node_states);
69
70 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
71 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
72 long nr_swap_pages;
73 int percpu_pagelist_fraction;
74
75 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
76 int pageblock_order __read_mostly;
77 #endif
78
79 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
80
81 /*
82  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
83  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
84  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
85  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
86  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
87  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
88  *
89  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
90  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
91  */
92 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
93 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
94          256,
95 #endif
96 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
97          256,
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100          32,
101 #endif
102          32,
103 };
104
105 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
106
107 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
108 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
109          "DMA",
110 #endif
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
112          "DMA32",
113 #endif
114          "Normal",
115 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
116          "HighMem",
117 #endif
118          "Movable",
119 };
120
121 int min_free_kbytes = 1024;
122
123 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
124 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
125 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
126
127 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
128   /*
129    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
130    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
131    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
132    * so the number of times add_active_range() can be called is
133    * related to the number of nodes and the number of holes
134    */
135   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
136     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
137     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
138   #else
139     #if MAX_NUMNODES >= 32
140       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
141       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
142     #else
143       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
144       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
145     #endif
146   #endif
147
148   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
149   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
150   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
151   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
152 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
153   static unsigned long __meminitdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
154   static unsigned long __meminitdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
155 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
156   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
157   static unsigned long __initdata required_movablecore;
158   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
159
160   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
161   int movable_zone;
162   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
163 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
164
165 #if MAX_NUMNODES > 1
166 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
167 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
168 #endif
169
170 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
171
172 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
173 {
174         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
175                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
176 }
177
178 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
179 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
180 {
181         int ret = 0;
182         unsigned seq;
183         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
184
185         do {
186                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
187                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
188                         ret = 1;
189                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
190                         ret = 1;
191         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
192
193         return ret;
194 }
195
196 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
197 {
198         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
199                 return 0;
200         if (zone != page_zone(page))
201                 return 0;
202
203         return 1;
204 }
205 /*
206  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
207  */
208 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
209 {
210         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
211                 return 1;
212         if (!page_is_consistent(zone, page))
213                 return 1;
214
215         return 0;
216 }
217 #else
218 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
219 {
220         return 0;
221 }
222 #endif
223
224 static void bad_page(struct page *page)
225 {
226         void *pc = page_get_page_cgroup(page);
227
228         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n" KERN_EMERG
229                 "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
230                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
231                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
232                 page_mapcount(page), page_count(page));
233         if (pc) {
234                 printk(KERN_EMERG "cgroup:%p\n", pc);
235                 page_reset_bad_cgroup(page);
236         }
237         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
238                 KERN_EMERG "Backtrace:\n");
239         dump_stack();
240         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CLEAR_WHEN_BAD;
241         set_page_count(page, 0);
242         reset_page_mapcount(page);
243         page->mapping = NULL;
244         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
245 }
246
247 /*
248  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
249  *
250  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
251  *
252  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
253  *
254  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
255  * the head page (even the head page has this).
256  *
257  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
258  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
259  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
260  */
261
262 static void free_compound_page(struct page *page)
263 {
264         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
265 }
266
267 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
268 {
269         int i;
270         int nr_pages = 1 << order;
271         struct page *p = page + 1;
272
273         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
274         set_compound_order(page, order);
275         __SetPageHead(page);
276         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p++) {
277                 if (unlikely((i & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0))
278                         p = pfn_to_page(page_to_pfn(page) + i);
279                 __SetPageTail(p);
280                 p->first_page = page;
281         }
282 }
283
284 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
285 {
286         int i;
287         int nr_pages = 1 << order;
288         struct page *p = page + 1;
289
290         if (unlikely(compound_order(page) != order))
291                 bad_page(page);
292
293         if (unlikely(!PageHead(page)))
294                         bad_page(page);
295         __ClearPageHead(page);
296         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p++) {
297                 if (unlikely((i & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0))
298                         p = pfn_to_page(page_to_pfn(page) + i);
299
300                 if (unlikely(!PageTail(p) |
301                                 (p->first_page != page)))
302                         bad_page(page);
303                 __ClearPageTail(p);
304         }
305 }
306
307 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
308 {
309         int i;
310
311         /*
312          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
313          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
314          */
315         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
316         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
317                 clear_highpage(page + i);
318 }
319
320 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
321 {
322         set_page_private(page, order);
323         __SetPageBuddy(page);
324 }
325
326 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
327 {
328         __ClearPageBuddy(page);
329         set_page_private(page, 0);
330 }
331
332 /*
333  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
334  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
335  *
336  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
337  * the following equation:
338  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
339  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
340  * 1 buddy is #10:
341  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
342  *
343  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
344  * satisfies the following equation:
345  *     P = B & ~(1 << O)
346  *
347  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
348  */
349 static inline struct page *
350 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
351 {
352         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
353
354         return page + (buddy_idx - page_idx);
355 }
356
357 static inline unsigned long
358 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
359 {
360         return (page_idx & ~(1 << order));
361 }
362
363 /*
364  * This function checks whether a page is free && is the buddy
365  * we can do coalesce a page and its buddy if
366  * (a) the buddy is not in a hole &&
367  * (b) the buddy is in the buddy system &&
368  * (c) a page and its buddy have the same order &&
369  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
370  *
371  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
372  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
373  *
374  * For recording page's order, we use page_private(page).
375  */
376 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
377                                                                 int order)
378 {
379         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
380                 return 0;
381
382         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
383                 return 0;
384
385         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
386                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
387                 return 1;
388         }
389         return 0;
390 }
391
392 /*
393  * Freeing function for a buddy system allocator.
394  *
395  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
396  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
397  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
398  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
399  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
400  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
401  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
402  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
403  * parts of the VM system.
404  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
405  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
406  * order is recorded in page_private(page) field.
407  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
408  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
409  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
410  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
411  * triggers coalescing into a block of larger size.            
412  *
413  * -- wli
414  */
415
416 static inline void __free_one_page(struct page *page,
417                 struct zone *zone, unsigned int order)
418 {
419         unsigned long page_idx;
420         int order_size = 1 << order;
421         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
422
423         if (unlikely(PageCompound(page)))
424                 destroy_compound_page(page, order);
425
426         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
427
428         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
429         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
430
431         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
432         while (order < MAX_ORDER-1) {
433                 unsigned long combined_idx;
434                 struct page *buddy;
435
436                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
437                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
438                         break;
439
440                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
441                 list_del(&buddy->lru);
442                 zone->free_area[order].nr_free--;
443                 rmv_page_order(buddy);
444                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
445                 page = page + (combined_idx - page_idx);
446                 page_idx = combined_idx;
447                 order++;
448         }
449         set_page_order(page, order);
450         list_add(&page->lru,
451                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
452         zone->free_area[order].nr_free++;
453 }
454
455 static inline int free_pages_check(struct page *page)
456 {
457         if (unlikely(page_mapcount(page) |
458                 (page->mapping != NULL)  |
459                 (page_get_page_cgroup(page) != NULL) |
460                 (page_count(page) != 0)  |
461                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
462                 bad_page(page);
463         if (PageDirty(page))
464                 __ClearPageDirty(page);
465         if (PageSwapBacked(page))
466                 __ClearPageSwapBacked(page);
467         /*
468          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
469          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
470          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
471          */
472         return PageReserved(page);
473 }
474
475 /*
476  * Frees a list of pages. 
477  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
478  * count is the number of pages to free.
479  *
480  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
481  * see if this freeing clears that state.
482  *
483  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
484  * pinned" detection logic.
485  */
486 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
487                                         struct list_head *list, int order)
488 {
489         spin_lock(&zone->lock);
490         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
491         zone->pages_scanned = 0;
492         while (count--) {
493                 struct page *page;
494
495                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
496                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
497                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
498                 list_del(&page->lru);
499                 __free_one_page(page, zone, order);
500         }
501         spin_unlock(&zone->lock);
502 }
503
504 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
505 {
506         spin_lock(&zone->lock);
507         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
508         zone->pages_scanned = 0;
509         __free_one_page(page, zone, order);
510         spin_unlock(&zone->lock);
511 }
512
513 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
514 {
515         unsigned long flags;
516         int i;
517         int reserved = 0;
518
519         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
520                 reserved += free_pages_check(page + i);
521         if (reserved)
522                 return;
523
524         if (!PageHighMem(page)) {
525                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
526                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
527                                            PAGE_SIZE << order);
528         }
529         arch_free_page(page, order);
530         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
531
532         local_irq_save(flags);
533         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
534         free_one_page(page_zone(page), page, order);
535         local_irq_restore(flags);
536 }
537
538 /*
539  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
540  */
541 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
542 {
543         if (order == 0) {
544                 __ClearPageReserved(page);
545                 set_page_count(page, 0);
546                 set_page_refcounted(page);
547                 __free_page(page);
548         } else {
549                 int loop;
550
551                 prefetchw(page);
552                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
553                         struct page *p = &page[loop];
554
555                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
556                                 prefetchw(p + 1);
557                         __ClearPageReserved(p);
558                         set_page_count(p, 0);
559                 }
560
561                 set_page_refcounted(page);
562                 __free_pages(page, order);
563         }
564 }
565
566
567 /*
568  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
569  * Please do not alter this order without good reasons and regression
570  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
571  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
572  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
573  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
574  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
575  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
576  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
577  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
578  *
579  * -- wli
580  */
581 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
582         int low, int high, struct free_area *area,
583         int migratetype)
584 {
585         unsigned long size = 1 << high;
586
587         while (high > low) {
588                 area--;
589                 high--;
590                 size >>= 1;
591                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
592                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
593                 area->nr_free++;
594                 set_page_order(&page[size], high);
595         }
596 }
597
598 /*
599  * This page is about to be returned from the page allocator
600  */
601 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
602 {
603         if (unlikely(page_mapcount(page) |
604                 (page->mapping != NULL)  |
605                 (page_get_page_cgroup(page) != NULL) |
606                 (page_count(page) != 0)  |
607                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)))
608                 bad_page(page);
609
610         /*
611          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
612          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
613          */
614         if (PageReserved(page))
615                 return 1;
616
617         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error | 1 << PG_reclaim |
618                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
619                         1 << PG_owner_priv_1 | 1 << PG_mappedtodisk);
620         set_page_private(page, 0);
621         set_page_refcounted(page);
622
623         arch_alloc_page(page, order);
624         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
625
626         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
627                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
628
629         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
630                 prep_compound_page(page, order);
631
632         return 0;
633 }
634
635 /*
636  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
637  * the smallest available page from the freelists
638  */
639 static struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
640                                                 int migratetype)
641 {
642         unsigned int current_order;
643         struct free_area * area;
644         struct page *page;
645
646         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
647         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
648                 area = &(zone->free_area[current_order]);
649                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
650                         continue;
651
652                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
653                                                         struct page, lru);
654                 list_del(&page->lru);
655                 rmv_page_order(page);
656                 area->nr_free--;
657                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
658                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
659                 return page;
660         }
661
662         return NULL;
663 }
664
665
666 /*
667  * This array describes the order lists are fallen back to when
668  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
669  */
670 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
671         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
672         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
673         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
674         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
675 };
676
677 /*
678  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
679  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
680  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
681  */
682 static int move_freepages(struct zone *zone,
683                           struct page *start_page, struct page *end_page,
684                           int migratetype)
685 {
686         struct page *page;
687         unsigned long order;
688         int pages_moved = 0;
689
690 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
691         /*
692          * page_zone is not safe to call in this context when
693          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
694          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
695          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
696          * grouping pages by mobility
697          */
698         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
699 #endif
700
701         for (page = start_page; page <= end_page;) {
702                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
703                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
704
705                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
706                         page++;
707                         continue;
708                 }
709
710                 if (!PageBuddy(page)) {
711                         page++;
712                         continue;
713                 }
714
715                 order = page_order(page);
716                 list_del(&page->lru);
717                 list_add(&page->lru,
718                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
719                 page += 1 << order;
720                 pages_moved += 1 << order;
721         }
722
723         return pages_moved;
724 }
725
726 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
727                                 int migratetype)
728 {
729         unsigned long start_pfn, end_pfn;
730         struct page *start_page, *end_page;
731
732         start_pfn = page_to_pfn(page);
733         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
734         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
735         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
736         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
737
738         /* Do not cross zone boundaries */
739         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
740                 start_page = page;
741         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
742                 return 0;
743
744         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
745 }
746
747 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
748 static struct page *__rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order,
749                                                 int start_migratetype)
750 {
751         struct free_area * area;
752         int current_order;
753         struct page *page;
754         int migratetype, i;
755
756         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
757         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
758                                                 --current_order) {
759                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
760                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
761
762                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
763                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
764                                 continue;
765
766                         area = &(zone->free_area[current_order]);
767                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
768                                 continue;
769
770                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
771                                         struct page, lru);
772                         area->nr_free--;
773
774                         /*
775                          * If breaking a large block of pages, move all free
776                          * pages to the preferred allocation list. If falling
777                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
778                          * agressive about taking ownership of free pages
779                          */
780                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
781                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
782                                 unsigned long pages;
783                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
784                                                                 start_migratetype);
785
786                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
787                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
788                                         set_pageblock_migratetype(page,
789                                                                 start_migratetype);
790
791                                 migratetype = start_migratetype;
792                         }
793
794                         /* Remove the page from the freelists */
795                         list_del(&page->lru);
796                         rmv_page_order(page);
797                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
798                                                         -(1UL << order));
799
800                         if (current_order == pageblock_order)
801                                 set_pageblock_migratetype(page,
802                                                         start_migratetype);
803
804                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
805                         return page;
806                 }
807         }
808
809         /* Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation */
810         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_RESERVE);
811 }
812
813 /*
814  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
815  * Call me with the zone->lock already held.
816  */
817 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
818                                                 int migratetype)
819 {
820         struct page *page;
821
822         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
823
824         if (unlikely(!page))
825                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
826
827         return page;
828 }
829
830 /* 
831  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
832  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
833  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
834  */
835 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
836                         unsigned long count, struct list_head *list,
837                         int migratetype)
838 {
839         int i;
840         
841         spin_lock(&zone->lock);
842         for (i = 0; i < count; ++i) {
843                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
844                 if (unlikely(page == NULL))
845                         break;
846
847                 /*
848                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
849                  * in physical page order. The page is added to the callers and
850                  * list and the list head then moves forward. From the callers
851                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
852                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
853                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
854                  * properly.
855                  */
856                 list_add(&page->lru, list);
857                 set_page_private(page, migratetype);
858                 list = &page->lru;
859         }
860         spin_unlock(&zone->lock);
861         return i;
862 }
863
864 #ifdef CONFIG_NUMA
865 /*
866  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
867  * currently executing processor on remote nodes after they have
868  * expired.
869  *
870  * Note that this function must be called with the thread pinned to
871  * a single processor.
872  */
873 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
874 {
875         unsigned long flags;
876         int to_drain;
877
878         local_irq_save(flags);
879         if (pcp->count >= pcp->batch)
880                 to_drain = pcp->batch;
881         else
882                 to_drain = pcp->count;
883         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
884         pcp->count -= to_drain;
885         local_irq_restore(flags);
886 }
887 #endif
888
889 /*
890  * Drain pages of the indicated processor.
891  *
892  * The processor must either be the current processor and the
893  * thread pinned to the current processor or a processor that
894  * is not online.
895  */
896 static void drain_pages(unsigned int cpu)
897 {
898         unsigned long flags;
899         struct zone *zone;
900
901         for_each_zone(zone) {
902                 struct per_cpu_pageset *pset;
903                 struct per_cpu_pages *pcp;
904
905                 if (!populated_zone(zone))
906                         continue;
907
908                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
909
910                 pcp = &pset->pcp;
911                 local_irq_save(flags);
912                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
913                 pcp->count = 0;
914                 local_irq_restore(flags);
915         }
916 }
917
918 /*
919  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
920  */
921 void drain_local_pages(void *arg)
922 {
923         drain_pages(smp_processor_id());
924 }
925
926 /*
927  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
928  */
929 void drain_all_pages(void)
930 {
931         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
932 }
933
934 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
935
936 void mark_free_pages(struct zone *zone)
937 {
938         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
939         unsigned long flags;
940         int order, t;
941         struct list_head *curr;
942
943         if (!zone->spanned_pages)
944                 return;
945
946         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
947
948         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
949         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
950                 if (pfn_valid(pfn)) {
951                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
952
953                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
954                                 swsusp_unset_page_free(page);
955                 }
956
957         for_each_migratetype_order(order, t) {
958                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
959                         unsigned long i;
960
961                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
962                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
963                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
964                 }
965         }
966         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
967 }
968 #endif /* CONFIG_PM */
969
970 /*
971  * Free a 0-order page
972  */
973 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
974 {
975         struct zone *zone = page_zone(page);
976         struct per_cpu_pages *pcp;
977         unsigned long flags;
978
979         if (PageAnon(page))
980                 page->mapping = NULL;
981         if (free_pages_check(page))
982                 return;
983
984         if (!PageHighMem(page)) {
985                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
986                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
987         }
988         arch_free_page(page, 0);
989         kernel_map_pages(page, 1, 0);
990
991         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
992         local_irq_save(flags);
993         __count_vm_event(PGFREE);
994         if (cold)
995                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
996         else
997                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
998         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
999         pcp->count++;
1000         if (pcp->count >= pcp->high) {
1001                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1002                 pcp->count -= pcp->batch;
1003         }
1004         local_irq_restore(flags);
1005         put_cpu();
1006 }
1007
1008 void free_hot_page(struct page *page)
1009 {
1010         free_hot_cold_page(page, 0);
1011 }
1012         
1013 void free_cold_page(struct page *page)
1014 {
1015         free_hot_cold_page(page, 1);
1016 }
1017
1018 /*
1019  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1020  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1021  * Each sub-page must be freed individually.
1022  *
1023  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1024  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1025  */
1026 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1027 {
1028         int i;
1029
1030         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1031         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1032         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1033                 set_page_refcounted(page + i);
1034 }
1035
1036 /*
1037  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1038  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1039  * or two.
1040  */
1041 static struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1042                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
1043 {
1044         unsigned long flags;
1045         struct page *page;
1046         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1047         int cpu;
1048         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_flags);
1049
1050 again:
1051         cpu  = get_cpu();
1052         if (likely(order == 0)) {
1053                 struct per_cpu_pages *pcp;
1054
1055                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1056                 local_irq_save(flags);
1057                 if (!pcp->count) {
1058                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1059                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1060                         if (unlikely(!pcp->count))
1061                                 goto failed;
1062                 }
1063
1064                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1065                 if (cold) {
1066                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1067                                 if (page_private(page) == migratetype)
1068                                         break;
1069                 } else {
1070                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1071                                 if (page_private(page) == migratetype)
1072                                         break;
1073                 }
1074
1075                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1076                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1077                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1078                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1079                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1080                 }
1081
1082                 list_del(&page->lru);
1083                 pcp->count--;
1084         } else {
1085                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1086                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1087                 spin_unlock(&zone->lock);
1088                 if (!page)
1089                         goto failed;
1090         }
1091
1092         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1093         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1094         local_irq_restore(flags);
1095         put_cpu();
1096
1097         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1098         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1099                 goto again;
1100         return page;
1101
1102 failed:
1103         local_irq_restore(flags);
1104         put_cpu();
1105         return NULL;
1106 }
1107
1108 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
1109 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
1110 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
1111 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
1112 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1113 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1114 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1115
1116 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1117
1118 static struct fail_page_alloc_attr {
1119         struct fault_attr attr;
1120
1121         u32 ignore_gfp_highmem;
1122         u32 ignore_gfp_wait;
1123         u32 min_order;
1124
1125 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1126
1127         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1128         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1129         struct dentry *min_order_file;
1130
1131 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1132
1133 } fail_page_alloc = {
1134         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1135         .ignore_gfp_wait = 1,
1136         .ignore_gfp_highmem = 1,
1137         .min_order = 1,
1138 };
1139
1140 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1141 {
1142         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1143 }
1144 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1145
1146 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1147 {
1148         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1149                 return 0;
1150         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1151                 return 0;
1152         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1153                 return 0;
1154         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1155                 return 0;
1156
1157         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1158 }
1159
1160 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1161
1162 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1163 {
1164         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1165         struct dentry *dir;
1166         int err;
1167
1168         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1169                                        "fail_page_alloc");
1170         if (err)
1171                 return err;
1172         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1173
1174         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1175                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1176                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1177
1178         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1179                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1180                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1181         fail_page_alloc.min_order_file =
1182                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1183                                    &fail_page_alloc.min_order);
1184
1185         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1186             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1187             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1188                 err = -ENOMEM;
1189                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1190                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1191                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1192                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1193         }
1194
1195         return err;
1196 }
1197
1198 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1199
1200 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1201
1202 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1203
1204 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1205 {
1206         return 0;
1207 }
1208
1209 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1210
1211 /*
1212  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1213  * of the allocation.
1214  */
1215 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1216                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1217 {
1218         /* free_pages my go negative - that's OK */
1219         long min = mark;
1220         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1221         int o;
1222
1223         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1224                 min -= min / 2;
1225         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1226                 min -= min / 4;
1227
1228         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1229                 return 0;
1230         for (o = 0; o < order; o++) {
1231                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1232                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1233
1234                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1235                 min >>= 1;
1236
1237                 if (free_pages <= min)
1238                         return 0;
1239         }
1240         return 1;
1241 }
1242
1243 #ifdef CONFIG_NUMA
1244 /*
1245  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1246  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1247  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1248  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1249  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1250  *
1251  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1252  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1253  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1254  *
1255  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1256  * nothing and returns NULL.
1257  *
1258  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1259  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1260  *
1261  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1262  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1263  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1264  * quickly as we can.
1265  */
1266 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1267 {
1268         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1269         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1270
1271         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1272         if (!zlc)
1273                 return NULL;
1274
1275         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1276                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1277                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1278         }
1279
1280         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1281                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1282                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1283         return allowednodes;
1284 }
1285
1286 /*
1287  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1288  * if it is worth looking at further for free memory:
1289  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1290  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1291  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1292  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1293  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1294  * else return false (zero) if it is not.
1295  *
1296  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1297  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1298  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1299  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1300  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1301  * into the second scan of the zonelist.
1302  *
1303  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1304  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1305  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1306  * unturned looking for a free page.
1307  */
1308 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1309                                                 nodemask_t *allowednodes)
1310 {
1311         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1312         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1313         int n;                          /* node that zone *z is on */
1314
1315         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1316         if (!zlc)
1317                 return 1;
1318
1319         i = z - zonelist->_zonerefs;
1320         n = zlc->z_to_n[i];
1321
1322         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1323         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1324 }
1325
1326 /*
1327  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1328  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1329  * from that zone don't waste time re-examining it.
1330  */
1331 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1332 {
1333         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1334         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1335
1336         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1337         if (!zlc)
1338                 return;
1339
1340         i = z - zonelist->_zonerefs;
1341
1342         set_bit(i, zlc->fullzones);
1343 }
1344
1345 #else   /* CONFIG_NUMA */
1346
1347 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1348 {
1349         return NULL;
1350 }
1351
1352 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1353                                 nodemask_t *allowednodes)
1354 {
1355         return 1;
1356 }
1357
1358 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1359 {
1360 }
1361 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1362
1363 /*
1364  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1365  * a page.
1366  */
1367 static struct page *
1368 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1369                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags)
1370 {
1371         struct zoneref *z;
1372         struct page *page = NULL;
1373         int classzone_idx;
1374         struct zone *zone, *preferred_zone;
1375         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1376         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1377         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1378
1379         (void)first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1380                                                         &preferred_zone);
1381         if (!preferred_zone)
1382                 return NULL;
1383
1384         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1385
1386 zonelist_scan:
1387         /*
1388          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1389          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1390          */
1391         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1392                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1393                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1394                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1395                                 continue;
1396                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1397                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1398                                 goto try_next_zone;
1399
1400                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1401                         unsigned long mark;
1402                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1403                                 mark = zone->pages_min;
1404                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1405                                 mark = zone->pages_low;
1406                         else
1407                                 mark = zone->pages_high;
1408                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1409                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1410                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1411                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1412                                         goto this_zone_full;
1413                         }
1414                 }
1415
1416                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order, gfp_mask);
1417                 if (page)
1418                         break;
1419 this_zone_full:
1420                 if (NUMA_BUILD)
1421                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1422 try_next_zone:
1423                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1424                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1425                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1426                         zlc_active = 1;
1427                         did_zlc_setup = 1;
1428                 }
1429         }
1430
1431         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1432                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1433                 zlc_active = 0;
1434                 goto zonelist_scan;
1435         }
1436         return page;
1437 }
1438
1439 /*
1440  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1441  */
1442 struct page *
1443 __alloc_pages_internal(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1444                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1445 {
1446         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1447         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1448         struct zoneref *z;
1449         struct zone *zone;
1450         struct page *page;
1451         struct reclaim_state reclaim_state;
1452         struct task_struct *p = current;
1453         int do_retry;
1454         int alloc_flags;
1455         unsigned long did_some_progress;
1456         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1457
1458         might_sleep_if(wait);
1459
1460         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1461                 return NULL;
1462
1463 restart:
1464         z = zonelist->_zonerefs;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
1465
1466         if (unlikely(!z->zone)) {
1467                 /*
1468                  * Happens if we have an empty zonelist as a result of
1469                  * GFP_THISNODE being used on a memoryless node
1470                  */
1471                 return NULL;
1472         }
1473
1474         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1475                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
1476         if (page)
1477                 goto got_pg;
1478
1479         /*
1480          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1481          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1482          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1483          * using a larger set of nodes after it has established that the
1484          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1485          * over allocated.
1486          */
1487         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1488                 goto nopage;
1489
1490         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1491                 wakeup_kswapd(zone, order);
1492
1493         /*
1494          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1495          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1496          * to how we want to proceed.
1497          *
1498          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1499          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1500          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1501          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1502          */
1503         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1504         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1505                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1506         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1507                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1508         if (wait)
1509                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1510
1511         /*
1512          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1513          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1514          *
1515          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1516          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1517          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1518          */
1519         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1520                                                 high_zoneidx, alloc_flags);
1521         if (page)
1522                 goto got_pg;
1523
1524         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1525
1526 rebalance:
1527         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1528                         && !in_interrupt()) {
1529                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1530 nofail_alloc:
1531                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1532                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1533                                 zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1534                         if (page)
1535                                 goto got_pg;
1536                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1537                                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1538                                 goto nofail_alloc;
1539                         }
1540                 }
1541                 goto nopage;
1542         }
1543
1544         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1545         if (!wait)
1546                 goto nopage;
1547
1548         cond_resched();
1549
1550         /* We now go into synchronous reclaim */
1551         cpuset_memory_pressure_bump();
1552         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1553         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1554         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1555
1556         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask);
1557
1558         p->reclaim_state = NULL;
1559         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1560
1561         cond_resched();
1562
1563         if (order != 0)
1564                 drain_all_pages();
1565
1566         if (likely(did_some_progress)) {
1567                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1568                                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags);
1569                 if (page)
1570                         goto got_pg;
1571         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1572                 if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1573                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
1574                         goto restart;
1575                 }
1576
1577                 /*
1578                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1579                  * very high watermark here, this is only to catch
1580                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1581                  * under heavy pressure.
1582                  */
1583                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1584                         order, zonelist, high_zoneidx,
1585                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1586                 if (page) {
1587                         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1588                         goto got_pg;
1589                 }
1590
1591                 /* The OOM killer will not help higher order allocs so fail */
1592                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
1593                         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1594                         goto nopage;
1595                 }
1596
1597                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1598                 clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1599                 goto restart;
1600         }
1601
1602         /*
1603          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1604          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1605          *
1606          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1607          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1608          * implementations.
1609          *
1610          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1611          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1612          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1613          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1614          * allocation still fails, we stop retrying.
1615          */
1616         pages_reclaimed += did_some_progress;
1617         do_retry = 0;
1618         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1619                 if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
1620                         do_retry = 1;
1621                 } else {
1622                         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT &&
1623                                 pages_reclaimed < (1 << order))
1624                                         do_retry = 1;
1625                 }
1626                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1627                         do_retry = 1;
1628         }
1629         if (do_retry) {
1630                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1631                 goto rebalance;
1632         }
1633
1634 nopage:
1635         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1636                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1637                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1638                         p->comm, order, gfp_mask);
1639                 dump_stack();
1640                 show_mem();
1641         }
1642 got_pg:
1643         return page;
1644 }
1645 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_internal);
1646
1647 /*
1648  * Common helper functions.
1649  */
1650 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1651 {
1652         struct page * page;
1653         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1654         if (!page)
1655                 return 0;
1656         return (unsigned long) page_address(page);
1657 }
1658
1659 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1660
1661 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1662 {
1663         struct page * page;
1664
1665         /*
1666          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1667          * a highmem page
1668          */
1669         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1670
1671         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1672         if (page)
1673                 return (unsigned long) page_address(page);
1674         return 0;
1675 }
1676
1677 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1678
1679 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1680 {
1681         int i = pagevec_count(pvec);
1682
1683         while (--i >= 0)
1684                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1685 }
1686
1687 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1688 {
1689         if (put_page_testzero(page)) {
1690                 if (order == 0)
1691                         free_hot_page(page);
1692                 else
1693                         __free_pages_ok(page, order);
1694         }
1695 }
1696
1697 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1698
1699 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1700 {
1701         if (addr != 0) {
1702                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1703                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1704         }
1705 }
1706
1707 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1708
1709 /**
1710  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1711  * @size: the number of bytes to allocate
1712  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1713  *
1714  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1715  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1716  * allocate memory in power-of-two pages.
1717  *
1718  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1719  *
1720  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1721  */
1722 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1723 {
1724         unsigned int order = get_order(size);
1725         unsigned long addr;
1726
1727         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1728         if (addr) {
1729                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1730                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1731
1732                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1733                 while (used < alloc_end) {
1734                         free_page(used);
1735                         used += PAGE_SIZE;
1736                 }
1737         }
1738
1739         return (void *)addr;
1740 }
1741 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1742
1743 /**
1744  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1745  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1746  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1747  *
1748  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1749  */
1750 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1751 {
1752         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1753         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1754
1755         while (addr < end) {
1756                 free_page(addr);
1757                 addr += PAGE_SIZE;
1758         }
1759 }
1760 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1761
1762 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1763 {
1764         struct zoneref *z;
1765         struct zone *zone;
1766
1767         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1768         unsigned int sum = 0;
1769
1770         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1771
1772         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1773                 unsigned long size = zone->present_pages;
1774                 unsigned long high = zone->pages_high;
1775                 if (size > high)
1776                         sum += size - high;
1777         }
1778
1779         return sum;
1780 }
1781
1782 /*
1783  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1784  */
1785 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1786 {
1787         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1788 }
1789 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1790
1791 /*
1792  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1793  */
1794 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1795 {
1796         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1797 }
1798
1799 static inline void show_node(struct zone *zone)
1800 {
1801         if (NUMA_BUILD)
1802                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1803 }
1804
1805 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1806 {
1807         val->totalram = totalram_pages;
1808         val->sharedram = 0;
1809         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1810         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1811         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1812         val->freehigh = nr_free_highpages();
1813         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1814 }
1815
1816 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1817
1818 #ifdef CONFIG_NUMA
1819 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1820 {
1821         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1822
1823         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1824         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
1825 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1826         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1827         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
1828                         NR_FREE_PAGES);
1829 #else
1830         val->totalhigh = 0;
1831         val->freehigh = 0;
1832 #endif
1833         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1834 }
1835 #endif
1836
1837 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1838
1839 /*
1840  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1841  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1842  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1843  */
1844 void show_free_areas(void)
1845 {
1846         int cpu;
1847         struct zone *zone;
1848
1849         for_each_zone(zone) {
1850                 if (!populated_zone(zone))
1851                         continue;
1852
1853                 show_node(zone);
1854                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1855
1856                 for_each_online_cpu(cpu) {
1857                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1858
1859                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1860
1861                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1862                                cpu, pageset->pcp.high,
1863                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
1864                 }
1865         }
1866
1867         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
1868                 " inactive_file:%lu"
1869 //TODO:  check/adjust line lengths
1870 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1871                 " unevictable:%lu"
1872 #endif
1873                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
1874                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
1875                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
1876                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
1877                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
1878                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
1879 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1880                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
1881 #endif
1882                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1883                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1884                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1885                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
1886                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1887                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1888                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1889                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
1890                 global_page_state(NR_BOUNCE));
1891
1892         for_each_zone(zone) {
1893                 int i;
1894
1895                 if (!populated_zone(zone))
1896                         continue;
1897
1898                 show_node(zone);
1899                 printk("%s"
1900                         " free:%lukB"
1901                         " min:%lukB"
1902                         " low:%lukB"
1903                         " high:%lukB"
1904                         " active_anon:%lukB"
1905                         " inactive_anon:%lukB"
1906                         " active_file:%lukB"
1907                         " inactive_file:%lukB"
1908 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1909                         " unevictable:%lukB"
1910 #endif
1911                         " present:%lukB"
1912                         " pages_scanned:%lu"
1913                         " all_unreclaimable? %s"
1914                         "\n",
1915                         zone->name,
1916                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
1917                         K(zone->pages_min),
1918                         K(zone->pages_low),
1919                         K(zone->pages_high),
1920                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
1921                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
1922                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
1923                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
1924 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1925                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
1926 #endif
1927                         K(zone->present_pages),
1928                         zone->pages_scanned,
1929                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
1930                         );
1931                 printk("lowmem_reserve[]:");
1932                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1933                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1934                 printk("\n");
1935         }
1936
1937         for_each_zone(zone) {
1938                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1939
1940                 if (!populated_zone(zone))
1941                         continue;
1942
1943                 show_node(zone);
1944                 printk("%s: ", zone->name);
1945
1946                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1947                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1948                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1949                         total += nr[order] << order;
1950                 }
1951                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1952                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1953                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1954                 printk("= %lukB\n", K(total));
1955         }
1956
1957         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
1958
1959         show_swap_cache_info();
1960 }
1961
1962 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
1963 {
1964         zoneref->zone = zone;
1965         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
1966 }
1967
1968 /*
1969  * Builds allocation fallback zone lists.
1970  *
1971  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1972  */
1973 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
1974                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1975 {
1976         struct zone *zone;
1977
1978         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1979         zone_type++;
1980
1981         do {
1982                 zone_type--;
1983                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1984                 if (populated_zone(zone)) {
1985                         zoneref_set_zone(zone,
1986                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
1987                         check_highest_zone(zone_type);
1988                 }
1989
1990         } while (zone_type);
1991         return nr_zones;
1992 }
1993
1994
1995 /*
1996  *  zonelist_order:
1997  *  0 = automatic detection of better ordering.
1998  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
1999  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2000  *
2001  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2002  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2003  */
2004 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2005 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2006 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2007
2008 /* zonelist order in the kernel.
2009  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2010  */
2011 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2012 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2013
2014
2015 #ifdef CONFIG_NUMA
2016 /* The value user specified ....changed by config */
2017 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2018 /* string for sysctl */
2019 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2020 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2021
2022 /*
2023  * interface for configure zonelist ordering.
2024  * command line option "numa_zonelist_order"
2025  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2026  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2027  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2028  */
2029
2030 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2031 {
2032         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2033                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2034         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2035                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2036         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2037                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2038         } else {
2039                 printk(KERN_WARNING
2040                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2041                         "%s\n", s);
2042                 return -EINVAL;
2043         }
2044         return 0;
2045 }
2046
2047 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2048 {
2049         if (s)
2050                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2051         return 0;
2052 }
2053 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2054
2055 /*
2056  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2057  */
2058 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2059                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2060                 loff_t *ppos)
2061 {
2062         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2063         int ret;
2064
2065         if (write)
2066                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2067                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2068         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2069         if (ret)
2070                 return ret;
2071         if (write) {
2072                 int oldval = user_zonelist_order;
2073                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2074                         /*
2075                          * bogus value.  restore saved string
2076                          */
2077                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2078                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2079                         user_zonelist_order = oldval;
2080                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2081                         build_all_zonelists();
2082         }
2083         return 0;
2084 }
2085
2086
2087 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
2088 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2089
2090 /**
2091  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2092  * @node: node whose fallback list we're appending
2093  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2094  *
2095  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2096  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2097  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2098  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2099  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2100  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2101  * on them otherwise.
2102  * It returns -1 if no node is found.
2103  */
2104 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2105 {
2106         int n, val;
2107         int min_val = INT_MAX;
2108         int best_node = -1;
2109         node_to_cpumask_ptr(tmp, 0);
2110
2111         /* Use the local node if we haven't already */
2112         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2113                 node_set(node, *used_node_mask);
2114                 return node;
2115         }
2116
2117         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2118
2119                 /* Don't want a node to appear more than once */
2120                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2121                         continue;
2122
2123                 /* Use the distance array to find the distance */
2124                 val = node_distance(node, n);
2125
2126                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2127                 val += (n < node);
2128
2129                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2130                 node_to_cpumask_ptr_next(tmp, n);
2131                 if (!cpus_empty(*tmp))
2132                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2133
2134                 /* Slight preference for less loaded node */
2135                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2136                 val += node_load[n];
2137
2138                 if (val < min_val) {
2139                         min_val = val;
2140                         best_node = n;
2141                 }
2142         }
2143
2144         if (best_node >= 0)
2145                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2146
2147         return best_node;
2148 }
2149
2150
2151 /*
2152  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2153  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2154  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2155  */
2156 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2157 {
2158         int j;
2159         struct zonelist *zonelist;
2160
2161         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2162         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2163                 ;
2164         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2165                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2166         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2167         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2168 }
2169
2170 /*
2171  * Build gfp_thisnode zonelists
2172  */
2173 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2174 {
2175         int j;
2176         struct zonelist *zonelist;
2177
2178         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2179         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2180         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2181         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2186  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2187  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2188  * may still exist in local DMA zone.
2189  */
2190 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2191
2192 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2193 {
2194         int pos, j, node;
2195         int zone_type;          /* needs to be signed */
2196         struct zone *z;
2197         struct zonelist *zonelist;
2198
2199         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2200         pos = 0;
2201         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2202                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2203                         node = node_order[j];
2204                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2205                         if (populated_zone(z)) {
2206                                 zoneref_set_zone(z,
2207                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2208                                 check_highest_zone(zone_type);
2209                         }
2210                 }
2211         }
2212         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2213         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2214 }
2215
2216 static int default_zonelist_order(void)
2217 {
2218         int nid, zone_type;
2219         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2220         struct zone *z;
2221         int average_size;
2222         /*
2223          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2224          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2225          * into OOM very easily.
2226          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2227          */
2228         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2229         low_kmem_size = 0;
2230         total_size = 0;
2231         for_each_online_node(nid) {
2232                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2233                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2234                         if (populated_zone(z)) {
2235                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2236                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2237                                 total_size += z->present_pages;
2238                         }
2239                 }
2240         }
2241         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2242             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2243                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2244         /*
2245          * look into each node's config.
2246          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2247          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2248          */
2249         average_size = total_size /
2250                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2251         for_each_online_node(nid) {
2252                 low_kmem_size = 0;
2253                 total_size = 0;
2254                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2255                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2256                         if (populated_zone(z)) {
2257                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2258                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2259                                 total_size += z->present_pages;
2260                         }
2261                 }
2262                 if (low_kmem_size &&
2263                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2264                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2265                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2266         }
2267         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2268 }
2269
2270 static void set_zonelist_order(void)
2271 {
2272         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2273                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2274         else
2275                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2276 }
2277
2278 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2279 {
2280         int j, node, load;
2281         enum zone_type i;
2282         nodemask_t used_mask;
2283         int local_node, prev_node;
2284         struct zonelist *zonelist;
2285         int order = current_zonelist_order;
2286
2287         /* initialize zonelists */
2288         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2289                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2290                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2291                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2292         }
2293
2294         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2295         local_node = pgdat->node_id;
2296         load = num_online_nodes();
2297         prev_node = local_node;
2298         nodes_clear(used_mask);
2299
2300         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2301         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2302         j = 0;
2303
2304         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2305                 int distance = node_distance(local_node, node);
2306
2307                 /*
2308                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2309                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2310                  */
2311                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2312                         zone_reclaim_mode = 1;
2313
2314                 /*
2315                  * We don't want to pressure a particular node.
2316                  * So adding penalty to the first node in same
2317                  * distance group to make it round-robin.
2318                  */
2319                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2320                         node_load[node] = load;
2321
2322                 prev_node = node;
2323                 load--;
2324                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2325                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2326                 else
2327                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2328         }
2329
2330         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2331                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2332                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2333         }
2334
2335         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2336 }
2337
2338 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2339 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2340 {
2341         struct zonelist *zonelist;
2342         struct zonelist_cache *zlc;
2343         struct zoneref *z;
2344
2345         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2346         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2347         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2348         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2349                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2350 }
2351
2352
2353 #else   /* CONFIG_NUMA */
2354
2355 static void set_zonelist_order(void)
2356 {
2357         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2358 }
2359
2360 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2361 {
2362         int node, local_node;
2363         enum zone_type j;
2364         struct zonelist *zonelist;
2365
2366         local_node = pgdat->node_id;
2367
2368         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2369         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2370
2371         /*
2372          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2373          * of all the other nodes.
2374          * We don't want to pressure a particular node, so when
2375          * building the zones for node N, we make sure that the
2376          * zones coming right after the local ones are those from
2377          * node N+1 (modulo N)
2378          */
2379         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2380                 if (!node_online(node))
2381                         continue;
2382                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2383                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2384         }
2385         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2386                 if (!node_online(node))
2387                         continue;
2388                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2389                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2390         }
2391
2392         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2393         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2394 }
2395
2396 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2397 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2398 {
2399         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2400 }
2401
2402 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2403
2404 /* return values int ....just for stop_machine() */
2405 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2406 {
2407         int nid;
2408
2409         for_each_online_node(nid) {
2410                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2411
2412                 build_zonelists(pgdat);
2413                 build_zonelist_cache(pgdat);
2414         }
2415         return 0;
2416 }
2417
2418 void build_all_zonelists(void)
2419 {
2420         set_zonelist_order();
2421
2422         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2423                 __build_all_zonelists(NULL);
2424                 mminit_verify_zonelist();
2425                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2426         } else {
2427                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2428                    of zonelist */
2429                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2430                 /* cpuset refresh routine should be here */
2431         }
2432         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2433         /*
2434          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2435          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2436          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2437          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2438          * disabled and enable it later
2439          */
2440         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2441                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2442         else
2443                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2444
2445         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2446                 "Total pages: %ld\n",
2447                         num_online_nodes(),
2448                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2449                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2450                         vm_total_pages);
2451 #ifdef CONFIG_NUMA
2452         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2453 #endif
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2458  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2459  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2460  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2461  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2462  * conservative, even though it seems large.
2463  *
2464  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2465  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2466  */
2467 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2468
2469 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2470 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2471 {
2472         unsigned long size = 1;
2473
2474         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2475
2476         while (size < pages)
2477                 size <<= 1;
2478
2479         /*
2480          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2481          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2482          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2483          */
2484         size = min(size, 4096UL);
2485
2486         return max(size, 4UL);
2487 }
2488 #else
2489 /*
2490  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2491  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2492  *
2493  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2494  *
2495  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2496  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2497  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2498  *
2499  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2500  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2501  *
2502  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2503  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2504  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2505  */
2506 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2507 {
2508         return 4096UL;
2509 }
2510 #endif
2511
2512 /*
2513  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2514  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2515  * hash function before the remainder is taken.
2516  */
2517 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2518 {
2519         return ffz(~size);
2520 }
2521
2522 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2523
2524 /*
2525  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2526  * of blocks reserved is based on zone->pages_min. The memory within the
2527  * reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2528  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2529  * blocks as reclaim kicks in
2530  */
2531 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2532 {
2533         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2534         struct page *page;
2535         unsigned long reserve, block_migratetype;
2536
2537         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2538         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2539         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2540         reserve = roundup(zone->pages_min, pageblock_nr_pages) >>
2541                                                         pageblock_order;
2542
2543         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2544                 if (!pfn_valid(pfn))
2545                         continue;
2546                 page = pfn_to_page(pfn);
2547
2548                 /* Watch out for overlapping nodes */
2549                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2550                         continue;
2551
2552                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2553                 if (PageReserved(page))
2554                         continue;
2555
2556                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2557
2558                 /* If this block is reserved, account for it */
2559                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2560                         reserve--;
2561                         continue;
2562                 }
2563
2564                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2565                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2566                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2567                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2568                         reserve--;
2569                         continue;
2570                 }
2571
2572                 /*
2573                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2574                  * take it back
2575                  */
2576                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2577                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2578                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2579                 }
2580         }
2581 }
2582
2583 /*
2584  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2585  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2586  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2587  */
2588 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2589                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2590 {
2591         struct page *page;
2592         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2593         unsigned long pfn;
2594         struct zone *z;
2595
2596         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2597         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2598                 /*
2599                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2600                  * handed to this function.  They do not
2601                  * exist on hotplugged memory.
2602                  */
2603                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2604                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2605                                 continue;
2606                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2607                                 continue;
2608                 }
2609                 page = pfn_to_page(pfn);
2610                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2611                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2612                 init_page_count(page);
2613                 reset_page_mapcount(page);
2614                 SetPageReserved(page);
2615                 /*
2616                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2617                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2618                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2619                  * the address space during boot when many long-lived
2620                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2621                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2622                  * setup_zone_migrate_reserve()
2623                  *
2624                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2625                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2626                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2627                  * pfn out of zone.
2628                  */
2629                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2630                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2631                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2632                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2633
2634                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2635 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2636                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2637                 if (!is_highmem_idx(zone))
2638                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2639 #endif
2640         }
2641 }
2642
2643 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2644 {
2645         int order, t;
2646         for_each_migratetype_order(order, t) {
2647                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2648                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2649         }
2650 }
2651
2652 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2653 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2654         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2655 #endif
2656
2657 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2658 {
2659         int batch;
2660
2661         /*
2662          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2663          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2664          *
2665          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2666          */
2667         batch = zone->present_pages / 1024;
2668         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2669                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2670         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2671         if (batch < 1)
2672                 batch = 1;
2673
2674         /*
2675          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2676          * of 2 value was found to be more likely to have
2677          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2678          *
2679          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2680          * batches of pages, one task can end up with a lot
2681          * of pages of one half of the possible page colors
2682          * and the other with pages of the other colors.
2683          */
2684         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
2685
2686         return batch;
2687 }
2688
2689 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2690 {
2691         struct per_cpu_pages *pcp;
2692
2693         memset(p, 0, sizeof(*p));
2694
2695         pcp = &p->pcp;
2696         pcp->count = 0;
2697         pcp->high = 6 * batch;
2698         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2699         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2700 }
2701
2702 /*
2703  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2704  * to the value high for the pageset p.
2705  */
2706
2707 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2708                                 unsigned long high)
2709 {
2710         struct per_cpu_pages *pcp;
2711
2712         pcp = &p->pcp;
2713         pcp->high = high;
2714         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2715         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2716                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2717 }
2718
2719
2720 #ifdef CONFIG_NUMA
2721 /*
2722  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2723  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2724  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2725  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2726  * with interrupts disabled.
2727  *
2728  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2729  *
2730  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2731  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2732  * hotplugged processors.
2733  *
2734  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2735  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2736  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2737  */
2738 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2739
2740 /*
2741  * Dynamically allocate memory for the
2742  * per cpu pageset array in struct zone.
2743  */
2744 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2745 {
2746         struct zone *zone, *dzone;
2747         int node = cpu_to_node(cpu);
2748
2749         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2750
2751         for_each_zone(zone) {
2752
2753                 if (!populated_zone(zone))
2754                         continue;
2755
2756                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2757                                          GFP_KERNEL, node);
2758                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2759                         goto bad;
2760
2761                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2762
2763                 if (percpu_pagelist_fraction)
2764                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2765                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2766         }
2767
2768         return 0;
2769 bad:
2770         for_each_zone(dzone) {
2771                 if (!populated_zone(dzone))
2772                         continue;
2773                 if (dzone == zone)
2774                         break;
2775                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2776                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2777         }
2778         return -ENOMEM;
2779 }
2780
2781 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2782 {
2783         struct zone *zone;
2784
2785         for_each_zone(zone) {
2786                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2787
2788                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2789                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2790                         kfree(pset);
2791                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2792         }
2793 }
2794
2795 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2796                 unsigned long action,
2797                 void *hcpu)
2798 {
2799         int cpu = (long)hcpu;
2800         int ret = NOTIFY_OK;
2801
2802         switch (action) {
2803         case CPU_UP_PREPARE:
2804         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2805                 if (process_zones(cpu))
2806                         ret = NOTIFY_BAD;
2807                 break;
2808         case CPU_UP_CANCELED:
2809         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2810         case CPU_DEAD:
2811         case CPU_DEAD_FROZEN:
2812                 free_zone_pagesets(cpu);
2813                 break;
2814         default:
2815                 break;
2816         }
2817         return ret;
2818 }
2819
2820 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
2821         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
2822
2823 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
2824 {
2825         int err;
2826
2827         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
2828          * A cpuup callback will do this for every cpu
2829          * as it comes online
2830          */
2831         err = process_zones(smp_processor_id());
2832         BUG_ON(err);
2833         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
2834 }
2835
2836 #endif
2837
2838 static noinline __init_refok
2839 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
2840 {
2841         int i;
2842         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2843         size_t alloc_size;
2844
2845         /*
2846          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
2847          * per zone.
2848          */
2849         zone->wait_table_hash_nr_entries =
2850                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
2851         zone->wait_table_bits =
2852                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
2853         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
2854                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
2855
2856         if (!slab_is_available()) {
2857                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
2858                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
2859         } else {
2860                 /*
2861                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
2862                  * via memory hot-add.
2863                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
2864                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
2865                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
2866                  * node itself as well.
2867                  * To use this new node's memory, further consideration will be
2868                  * necessary.
2869                  */
2870                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
2871         }
2872         if (!zone->wait_table)
2873                 return -ENOMEM;
2874
2875         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
2876                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
2877
2878         return 0;
2879 }
2880
2881 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2882 {
2883         int cpu;
2884         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2885
2886         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2887 #ifdef CONFIG_NUMA
2888                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2889                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2890                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2891 #else
2892                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2893 #endif
2894         }
2895         if (zone->present_pages)
2896                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2897                         zone->name, zone->present_pages, batch);
2898 }
2899
2900 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2901                                         unsigned long zone_start_pfn,
2902                                         unsigned long size,
2903                                         enum memmap_context context)
2904 {
2905         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2906         int ret;
2907         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
2908         if (ret)
2909                 return ret;
2910         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2911
2912         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2913
2914         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
2915                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
2916                         pgdat->node_id,
2917                         (unsigned long)zone_idx(zone),
2918                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
2919
2920         zone_init_free_lists(zone);
2921
2922         return 0;
2923 }
2924
2925 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2926 /*
2927  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
2928  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
2929  */
2930 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
2931 {
2932         int i;
2933
2934         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2935                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2936                         return i;
2937
2938         return -1;
2939 }
2940
2941 /*
2942  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2943  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
2944  */
2945 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2946 {
2947         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2948                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2949                         return index;
2950
2951         return -1;
2952 }
2953
2954 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2955 /*
2956  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2957  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2958  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2959  * alternative
2960  */
2961 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2962 {
2963         int i;
2964
2965         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2966                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2967                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2968
2969                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2970                         return early_node_map[i].nid;
2971         }
2972
2973         return 0;
2974 }
2975 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2976
2977 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2978 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2979         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2980                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2981
2982 /**
2983  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2984  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
2985  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
2986  *
2987  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2988  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2989  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2990  */
2991 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2992                                                 unsigned long max_low_pfn)
2993 {
2994         int i;
2995
2996         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2997                 unsigned long size_pages = 0;
2998                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2999
3000                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3001                         continue;
3002
3003                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3004                         end_pfn = max_low_pfn;
3005
3006                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3007                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3008                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3009                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3010         }
3011 }
3012
3013 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3014 {
3015         int i;
3016         int ret;
3017
3018         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3019                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3020                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3021                 if (ret)
3022                         break;
3023         }
3024 }
3025 /**
3026  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3027  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3028  *
3029  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3030  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3031  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3032  */
3033 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3034 {
3035         int i;
3036
3037         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3038                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3039                                 early_node_map[i].start_pfn,
3040                                 early_node_map[i].end_pfn);
3041 }
3042
3043 /**
3044  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
3045  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
3046  * @start_pfn: The start pfn of the node
3047  * @end_pfn: The end pfn of the node
3048  *
3049  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
3050  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
3051  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
3052  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
3053  * be used later.
3054  */
3055 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3056 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
3057                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3058 {
3059         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "zoneboundary",
3060                         "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
3061                         nid, start_pfn, end_pfn);
3062
3063         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
3064         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
3065                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
3066
3067         /* Update the boundaries */
3068         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
3069                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
3070         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
3071                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
3072 }
3073
3074 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
3075 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
3076                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3077 {
3078         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "zoneboundary",
3079                         "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
3080                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
3081
3082         /* Return if boundary information has not been provided */
3083         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
3084                 return;
3085
3086         /* Check the boundaries and update if necessary */
3087         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
3088                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
3089         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
3090                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
3091 }
3092 #else
3093 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
3094                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
3095
3096 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
3097                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
3098 #endif
3099
3100
3101 /**
3102  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3103  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3104  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3105  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3106  *
3107  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3108  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3109  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3110  * PFNs will be 0.
3111  */
3112 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3113                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3114 {
3115         int i;
3116         *start_pfn = -1UL;
3117         *end_pfn = 0;
3118
3119         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3120                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3121                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3122         }
3123
3124         if (*start_pfn == -1UL)
3125                 *start_pfn = 0;
3126
3127         /* Push the node boundaries out if requested */
3128         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
3129 }
3130
3131 /*
3132  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3133  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3134  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3135  */
3136 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3137 {
3138         int zone_index;
3139         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3140                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3141                         continue;
3142
3143                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3144                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3145                         break;
3146         }
3147
3148         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3149         movable_zone = zone_index;
3150 }
3151
3152 /*
3153  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3154  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3155  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3156  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3157  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3158  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3159  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3160  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3161  */
3162 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3163                                         unsigned long zone_type,
3164                                         unsigned long node_start_pfn,
3165                                         unsigned long node_end_pfn,
3166                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3167                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3168 {
3169         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3170         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3171                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3172                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3173                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3174                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3175                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3176
3177                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3178                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3179                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3180                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3181
3182                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3183                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3184                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3185         }
3186 }
3187
3188 /*
3189  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3190  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3191  */
3192 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3193                                         unsigned long zone_type,
3194                                         unsigned long *ignored)
3195 {
3196         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3197         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3198
3199         /* Get the start and end of the node and zone */
3200         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3201         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3202         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3203         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3204                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3205                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3206
3207         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3208         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3209                 return 0;
3210
3211         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3212         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3213         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3214
3215         /* Return the spanned pages */
3216         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3217 }
3218
3219 /*
3220  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3221  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3222  */
3223 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3224                                 unsigned long range_start_pfn,
3225                                 unsigned long range_end_pfn)
3226 {
3227         int i = 0;
3228         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3229         unsigned long start_pfn;
3230
3231         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3232         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3233         if (i == -1)
3234                 return 0;
3235
3236         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3237
3238         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3239         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3240                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3241
3242         /* Find all holes for the zone within the node */
3243         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3244
3245                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3246                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3247                         break;
3248
3249                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3250                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3251                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3252
3253                 /* Update the hole size cound and move on */
3254                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3255                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3256                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3257                 }
3258                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3259         }
3260
3261         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3262         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3263                 hole_pages += range_end_pfn -
3264                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3265
3266         return hole_pages;
3267 }
3268
3269 /**
3270  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3271  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3272  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3273  *
3274  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3275  */
3276 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3277                                                         unsigned long end_pfn)
3278 {
3279         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3280 }
3281
3282 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3283 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3284                                         unsigned long zone_type,
3285                                         unsigned long *ignored)
3286 {
3287         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3288         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3289
3290         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3291         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3292                                                         node_start_pfn);
3293         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3294                                                         node_end_pfn);
3295
3296         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3297                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3298                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3299         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3300 }
3301
3302 #else
3303 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3304                                         unsigned long zone_type,
3305                                         unsigned long *zones_size)
3306 {
3307         return zones_size[zone_type];
3308 }
3309
3310 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3311                                                 unsigned long zone_type,
3312                                                 unsigned long *zholes_size)
3313 {
3314         if (!zholes_size)
3315                 return 0;
3316
3317         return zholes_size[zone_type];
3318 }
3319
3320 #endif
3321
3322 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3323                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3324 {
3325         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3326         enum zone_type i;
3327
3328         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3329                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3330                                                                 zones_size);
3331         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3332
3333         realtotalpages = totalpages;
3334         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3335                 realtotalpages -=
3336                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3337                                                                 zholes_size);
3338         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3339         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3340                                                         realtotalpages);
3341 }
3342
3343 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3344 /*
3345  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3346  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3347  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3348  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3349  * bytes.
3350  */
3351 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3352 {
3353         unsigned long usemapsize;
3354
3355         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3356         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3357         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3358         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3359
3360         return usemapsize / 8;
3361 }
3362
3363 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3364                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3365 {
3366         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3367         zone->pageblock_flags = NULL;
3368         if (usemapsize) {
3369                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3370                 memset(zone->pageblock_flags, 0, usemapsize);
3371         }
3372 }
3373 #else
3374 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3375                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3376 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3377
3378 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3379
3380 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3381 static inline int pageblock_default_order(void)
3382 {
3383         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3384                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3385
3386         return MAX_ORDER-1;
3387 }
3388
3389 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3390 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3391 {
3392         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3393         if (pageblock_order)
3394                 return;
3395
3396         /*
3397          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3398          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3399          */
3400         pageblock_order = order;
3401 }
3402 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3403
3404 /*
3405  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3406  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3407  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3408  * pageblock_order based on the kernel config
3409  */
3410 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3411 {
3412         return MAX_ORDER-1;
3413 }
3414 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3415
3416 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3417
3418 /*
3419  * Set up the zone data structures:
3420  *   - mark all pages reserved
3421  *   - mark all memory queues empty
3422  *   - clear the memory bitmaps
3423  */
3424 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3425                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3426 {
3427         enum zone_type j;
3428         int nid = pgdat->node_id;
3429         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3430         int ret;
3431
3432         pgdat_resize_init(pgdat);
3433         pgdat->nr_zones = 0;
3434         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3435         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3436         
3437         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3438                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3439                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3440                 enum lru_list l;
3441
3442                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3443                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3444                                                                 zholes_size);
3445
3446                 /*
3447                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3448                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3449                  * and per-cpu initialisations
3450                  */
3451                 memmap_pages =
3452                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3453                 if (realsize >= memmap_pages) {
3454                         realsize -= memmap_pages;
3455                         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3456                                 "%s zone: %lu pages used for memmap\n",
3457                                 zone_names[j], memmap_pages);
3458                 } else
3459                         printk(KERN_WARNING
3460                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3461                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3462
3463                 /* Account for reserved pages */
3464                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3465                         realsize -= dma_reserve;
3466                         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3467                                         "%s zone: %lu pages reserved\n",
3468                                         zone_names[0], dma_reserve);
3469                 }
3470
3471                 if (!is_highmem_idx(j))
3472                         nr_kernel_pages += realsize;
3473                 nr_all_pages += realsize;
3474
3475                 zone->spanned_pages = size;
3476                 zone->present_pages = realsize;
3477 #ifdef CONFIG_NUMA
3478                 zone->node = nid;
3479                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3480                                                 / 100;
3481                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3482 #endif
3483                 zone->name = zone_names[j];
3484                 spin_lock_init(&zone->lock);
3485                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3486                 zone_seqlock_init(zone);
3487                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3488
3489                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3490
3491                 zone_pcp_init(zone);
3492                 for_each_lru(l) {
3493                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3494                         zone->lru[l].nr_scan = 0;
3495                 }
3496                 zone->recent_rotated[0] = 0;
3497                 zone->recent_rotated[1] = 0;
3498                 zone->recent_scanned[0] = 0;
3499                 zone->recent_scanned[1] = 0;
3500                 zap_zone_vm_stats(zone);
3501                 zone->flags = 0;
3502                 if (!size)
3503                         continue;
3504
3505                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3506                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3507                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3508                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3509                 BUG_ON(ret);
3510                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3511                 zone_start_pfn += size;
3512         }
3513 }
3514
3515 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3516 {
3517         /* Skip empty nodes */
3518         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3519                 return;
3520
3521 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3522         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3523         if (!pgdat->node_mem_map) {
3524                 unsigned long size, start, end;
3525                 struct page *map;
3526
3527                 /*
3528                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3529                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3530                  * for the buddy allocator to function correctly.
3531                  */
3532                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3533                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3534                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3535                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3536                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3537                 if (!map)
3538                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3539                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3540         }
3541 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3542         /*
3543          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3544          */
3545         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3546                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3547 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3548                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3549                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3550 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3551         }
3552 #endif
3553 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3554 }
3555
3556 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3557                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3558 {
3559         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3560
3561         pgdat->node_id = nid;
3562         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3563         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3564
3565         alloc_node_mem_map(pgdat);
3566 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3567         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3568                 nid, (unsigned long)pgdat,
3569                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3570 #endif
3571
3572         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3573 }
3574
3575 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3576
3577 #if MAX_NUMNODES > 1
3578 /*
3579  * Figure out the number of possible node ids.
3580  */
3581 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3582 {
3583         unsigned int node;
3584         unsigned int highest = 0;
3585
3586         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3587                 highest = node;
3588         nr_node_ids = highest + 1;
3589 }
3590 #else
3591 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3592 {
3593 }
3594 #endif
3595
3596 /**
3597  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3598  * @nid: The node ID the range resides on
3599  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3600  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3601  *
3602  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3603  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3604  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3605  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3606  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3607  */
3608 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3609                                                 unsigned long end_pfn)
3610 {
3611         int i;
3612
3613         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3614                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3615                         "%d entries of %d used\n",
3616                         nid, start_pfn, end_pfn,
3617                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3618
3619         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3620
3621         /* Merge with existing active regions if possible */
3622         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3623                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3624                         continue;
3625
3626                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3627                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3628                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3629                         return;
3630
3631                 /* Merge forward if suitable */
3632                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3633                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3634                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3635                         return;
3636                 }
3637
3638                 /* Merge backward if suitable */
3639                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3640                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3641                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3642                         return;
3643                 }
3644         }
3645
3646         /* Check that early_node_map is large enough */
3647         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3648                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3649                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3650                 return;
3651         }
3652
3653         early_node_map[i].nid = nid;
3654         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3655         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3656         nr_nodemap_entries = i + 1;
3657 }
3658
3659 /**
3660  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3661  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3662  * @start_pfn: The new PFN of the range
3663  * @end_pfn: The new PFN of the range
3664  *
3665  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3666  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3667  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3668  * range.
3669  */
3670 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3671                                 unsigned long end_pfn)
3672 {
3673         int i, j;
3674         int removed = 0;
3675
3676         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3677                           nid, start_pfn, end_pfn);
3678
3679         /* Find the old active region end and shrink */
3680         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3681                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3682                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3683                         /* clear it */
3684                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3685                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3686                         removed = 1;
3687                         continue;
3688                 }
3689                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3690                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3691                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3692                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3693                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3694                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3695                         continue;
3696                 }
3697                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3698                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3699                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3700                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3701                         continue;
3702                 }
3703         }
3704
3705         if (!removed)
3706                 return;
3707
3708         /* remove the blank ones */
3709         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3710                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3711                         continue;
3712                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3713                         continue;
3714                 /* we found it, get rid of it */
3715                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3716                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3717                                 sizeof(early_node_map[j]));
3718                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3719                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3720                 nr_nodemap_entries--;
3721         }
3722 }
3723
3724 /**
3725  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3726  *
3727  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3728  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3729  * all currently registered regions.
3730  */
3731 void __init remove_all_active_ranges(void)
3732 {
3733         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3734         nr_nodemap_entries = 0;
3735 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3736         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
3737         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
3738 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
3739 }
3740
3741 /* Compare two active node_active_regions */
3742 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3743 {
3744         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3745         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3746
3747         /* Done this way to avoid overflows */
3748         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3749                 return 1;
3750         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3751                 return -1;
3752
3753         return 0;
3754 }
3755
3756 /* sort the node_map by start_pfn */
3757 static void __init sort_node_map(void)
3758 {
3759         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3760                         sizeof(struct node_active_region),
3761                         cmp_node_active_region, NULL);
3762 }
3763
3764 /* Find the lowest pfn for a node */
3765 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3766 {
3767         int i;
3768         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3769
3770         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3771         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3772                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3773
3774         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3775                 printk(KERN_WARNING
3776                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3777                 return 0;
3778         }
3779
3780         return min_pfn;
3781 }
3782
3783 /**
3784  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3785  *
3786  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3787  * add_active_range().
3788  */
3789 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3790 {
3791         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3792 }
3793
3794 /*
3795  * early_calculate_totalpages()
3796  * Sum pages in active regions for movable zone.
3797  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3798  */
3799 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3800 {
3801         int i;
3802         unsigned long totalpages = 0;
3803
3804         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3805                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3806                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3807                 totalpages += pages;
3808                 if (pages)
3809                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3810         }
3811         return totalpages;
3812 }
3813
3814 /*
3815  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3816  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3817  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3818  * others
3819  */
3820 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3821 {
3822         int i, nid;
3823         unsigned long usable_startpfn;
3824         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3825         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3826         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
3827
3828         /*
3829          * If movablecore was specified, calculate what size of
3830          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
3831          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
3832          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
3833          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
3834          * what movablecore would have allowed.
3835          */
3836         if (required_movablecore) {
3837                 unsigned long corepages;
3838
3839                 /*
3840                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
3841                  * was requested by the user
3842                  */
3843                 required_movablecore =
3844                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3845                 corepages = totalpages - required_movablecore;
3846
3847                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
3848         }
3849
3850         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
3851         if (!required_kernelcore)
3852                 return;
3853
3854         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
3855         find_usable_zone_for_movable();
3856         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
3857
3858 restart:
3859         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
3860         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3861         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
3862                 /*
3863                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
3864                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
3865                  * amount of memory for the kernel
3866                  */
3867                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
3868                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3869
3870                 /*
3871                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
3872                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
3873                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
3874                  */
3875                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
3876
3877                 /* Go through each range of PFNs within this node */
3878                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3879                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3880                         unsigned long size_pages;
3881
3882                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
3883                                                 zone_movable_pfn[nid]);
3884                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3885                         if (start_pfn >= end_pfn)
3886                                 continue;
3887
3888                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
3889                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
3890                                 unsigned long kernel_pages;
3891                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
3892                                                                 - start_pfn;
3893
3894                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
3895                                                         kernelcore_remaining);
3896                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
3897                                                         required_kernelcore);
3898
3899                                 /* Continue if range is now fully accounted */
3900                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
3901
3902                                         /*
3903                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
3904                                          * that if we have to rebalance
3905                                          * kernelcore across nodes, we will
3906                                          * not double account here
3907                                          */
3908                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
3909                                         continue;
3910                                 }
3911                                 start_pfn = usable_startpfn;
3912                         }
3913
3914                         /*
3915                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
3916                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
3917                          * number of pages used as kernelcore
3918                          */
3919                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
3920                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
3921                                 size_pages = kernelcore_remaining;
3922                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
3923
3924                         /*
3925                          * Some kernelcore has been met, update counts and
3926                          * break if the kernelcore for this node has been
3927                          * satisified
3928                          */
3929                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
3930                                                                 size_pages);
3931                         kernelcore_remaining -= size_pages;
3932                         if (!kernelcore_remaining)
3933                                 break;
3934                 }
3935         }
3936
3937         /*
3938          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
3939          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
3940          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
3941          * satisified
3942          */
3943         usable_nodes--;
3944         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
3945                 goto restart;
3946
3947         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
3948         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
3949                 zone_movable_pfn[nid] =
3950                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
3951 }
3952
3953 /* Any regular memory on that node ? */
3954 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
3955 {
3956 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3957         enum zone_type zone_type;
3958
3959         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
3960                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
3961                 if (zone->present_pages)
3962                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
3963         }
3964 #endif
3965 }
3966
3967 /**
3968  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
3969  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
3970  *
3971  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
3972  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
3973  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
3974  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
3975  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
3976  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
3977  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
3978  * at arch_max_dma_pfn.
3979  */
3980 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
3981 {
3982         unsigned long nid;
3983         int i;
3984
3985         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
3986         sort_node_map();
3987
3988         /* Record where the zone boundaries are */
3989         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
3990                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
3991         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
3992                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
3993         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
3994         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
3995         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
3996                 if (i == ZONE_MOVABLE)
3997                         continue;
3998                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
3999                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4000                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4001                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4002         }
4003         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4004         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4005
4006         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4007         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4008         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4009
4010         /* Print out the zone ranges */
4011         printk("Zone PFN ranges:\n");
4012         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4013                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4014                         continue;
4015                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4016                                 zone_names[i],
4017                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4018                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4019         }
4020
4021         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4022         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4023         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4024                 if (zone_movable_pfn[i])
4025                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4026         }
4027
4028         /* Print out the early_node_map[] */
4029         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4030         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4031                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4032                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4033                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4034
4035         /* Initialise every node */
4036         mminit_verify_pageflags_layout();
4037         setup_nr_node_ids();
4038         for_each_online_node(nid) {
4039                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4040                 free_area_init_node(nid, NULL,
4041                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4042
4043                 /* Any memory on that node */
4044                 if (pgdat->node_present_pages)
4045                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4046                 check_for_regular_memory(pgdat);
4047         }
4048 }
4049
4050 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4051 {
4052         unsigned long long coremem;
4053         if (!p)
4054                 return -EINVAL;
4055
4056         coremem = memparse(p, &p);
4057         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4058
4059         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4060         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4061
4062         return 0;
4063 }
4064
4065 /*
4066  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4067  * cannot be reclaimed or migrated.
4068  */
4069 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4070 {
4071         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4072 }
4073
4074 /*
4075  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4076  * can be reclaimed or migrated.
4077  */
4078 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4079 {
4080         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4081 }
4082
4083 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4084 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4085
4086 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4087
4088 /**
4089  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4090  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4091  *
4092  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4093  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4094  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4095  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4096  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4097  * smaller per-cpu batchsize.
4098  */
4099 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4100 {
4101         dma_reserve = new_dma_reserve;
4102 }
4103
4104 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4105 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4106 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4107 #endif
4108
4109 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4110 {
4111         free_area_init_node(0, zones_size,
4112                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4113 }
4114
4115 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4116                                  unsigned long action, void *hcpu)
4117 {
4118         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4119
4120         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4121                 drain_pages(cpu);
4122
4123                 /*
4124                  * Spill the event counters of the dead processor
4125                  * into the current processors event counters.
4126                  * This artificially elevates the count of the current
4127                  * processor.
4128                  */
4129                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4130
4131                 /*
4132                  * Zero the differential counters of the dead processor
4133                  * so that the vm statistics are consistent.
4134                  *
4135                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4136                  * race with what we are doing.
4137                  */
4138                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4139         }
4140         return NOTIFY_OK;
4141 }
4142
4143 void __init page_alloc_init(void)
4144 {
4145         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4146 }
4147
4148 /*
4149  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4150  *      or min_free_kbytes changes.
4151  */
4152 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4153 {
4154         struct pglist_data *pgdat;
4155         unsigned long reserve_pages = 0;
4156         enum zone_type i, j;
4157
4158         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4159                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4160                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4161                         unsigned long max = 0;
4162
4163                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4164                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4165                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4166                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4167                         }
4168
4169                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
4170                         max += zone->pages_high;
4171
4172                         if (max > zone->present_pages)
4173                                 max = zone->present_pages;
4174                         reserve_pages += max;
4175                 }
4176         }
4177         totalreserve_pages = reserve_pages;
4178 }
4179
4180 /*
4181  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4182  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4183  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4184  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4185  */
4186 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4187 {
4188         struct pglist_data *pgdat;
4189         enum zone_type j, idx;
4190
4191         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4192                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4193                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4194                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4195
4196                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4197
4198                         idx = j;
4199                         while (idx) {
4200                                 struct zone *lower_zone;
4201
4202                                 idx--;
4203
4204                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4205                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4206
4207                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4208                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4209                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4210                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4211                         }
4212                 }
4213         }
4214
4215         /* update totalreserve_pages */
4216         calculate_totalreserve_pages();
4217 }
4218
4219 /**
4220  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
4221  *
4222  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
4223  * with respect to min_free_kbytes.
4224  */
4225 void setup_per_zone_pages_min(void)
4226 {
4227         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4228         unsigned long lowmem_pages = 0;
4229         struct zone *zone;
4230         unsigned long flags;
4231
4232         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4233         for_each_zone(zone) {
4234                 if (!is_highmem(zone))
4235                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4236         }
4237
4238         for_each_zone(zone) {
4239                 u64 tmp;
4240
4241                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
4242                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4243                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4244                 if (is_highmem(zone)) {
4245                         /*
4246                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4247                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4248                          * value here.
4249                          *
4250                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
4251                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4252                          * not be capped for highmem.
4253                          */
4254                         int min_pages;
4255
4256                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4257                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4258                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4259                         if (min_pages > 128)
4260                                 min_pages = 128;
4261                         zone->pages_min = min_pages;
4262                 } else {
4263                         /*
4264                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4265                          * proportionate to the zone's size.
4266                          */
4267                         zone->pages_min = tmp;
4268                 }
4269
4270                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
4271                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
4272                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4273                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
4274         }
4275
4276         /* update totalreserve_pages */
4277         calculate_totalreserve_pages();
4278 }
4279
4280 /**
4281  * setup_per_zone_inactive_ratio - called when min_free_kbytes changes.
4282  *
4283  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4284  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4285  * to be referenced again before it is swapped out.
4286  *
4287  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4288  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4289  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4290  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4291  *
4292  * total     target    max
4293  * memory    ratio     inactive anon
4294  * -------------------------------------
4295  *   10MB       1         5MB
4296  *  100MB       1        50MB
4297  *    1GB       3       250MB
4298  *   10GB      10       0.9GB
4299  *  100GB      31         3GB
4300  *    1TB     101        10GB
4301  *   10TB     320        32GB
4302  */
4303 void setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4304 {
4305         struct zone *zone;
4306
4307         for_each_zone(zone) {
4308                 unsigned int gb, ratio;
4309
4310                 /* Zone size in gigabytes */
4311                 gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4312                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4313                 if (!ratio)
4314                         ratio = 1;
4315
4316                 zone->inactive_ratio = ratio;
4317         }
4318 }
4319
4320 /*
4321  * Initialise min_free_kbytes.
4322  *
4323  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4324  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4325  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4326  *
4327  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4328  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4329  *
4330  * which yields
4331  *
4332  * 16MB:        512k
4333  * 32MB:        724k
4334  * 64MB:        1024k
4335  * 128MB:       1448k
4336  * 256MB:       2048k
4337  * 512MB:       2896k
4338  * 1024MB:      4096k
4339  * 2048MB:      5792k
4340  * 4096MB:      8192k
4341  * 8192MB:      11584k
4342  * 16384MB:     16384k
4343  */
4344 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
4345 {
4346         unsigned long lowmem_kbytes;
4347
4348         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4349
4350         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4351         if (min_free_kbytes < 128)
4352                 min_free_kbytes = 128;
4353         if (min_free_kbytes > 65536)
4354                 min_free_kbytes = 65536;
4355         setup_per_zone_pages_min();
4356         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4357         setup_per_zone_inactive_ratio();
4358         return 0;
4359 }
4360 module_init(init_per_zone_pages_min)
4361
4362 /*
4363  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4364  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4365  *      changes.
4366  */
4367 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4368         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4369 {
4370         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4371         if (write)
4372                 setup_per_zone_pages_min();
4373         return 0;
4374 }
4375
4376 #ifdef CONFIG_NUMA
4377 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4378         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4379 {
4380         struct zone *zone;
4381         int rc;
4382
4383         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4384         if (rc)
4385                 return rc;
4386
4387         for_each_zone(zone)
4388                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4389                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4390         return 0;
4391 }
4392
4393 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4394         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4395 {
4396         struct zone *zone;
4397         int rc;
4398
4399         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4400         if (rc)
4401                 return rc;
4402
4403         for_each_zone(zone)
4404                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4405                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4406         return 0;
4407 }
4408 #endif
4409
4410 /*
4411  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4412  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4413  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4414  *
4415  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4416  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4417  * if in function of the boot time zone sizes.
4418  */
4419 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4420         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4421 {
4422         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4423         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4424         return 0;
4425 }
4426
4427 /*
4428  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4429  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4430  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4431  */
4432
4433 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4434         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4435 {
4436         struct zone *zone;
4437         unsigned int cpu;
4438         int ret;
4439
4440         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4441         if (!write || (ret == -EINVAL))
4442                 return ret;
4443         for_each_zone(zone) {
4444                 for_each_online_cpu(cpu) {
4445                         unsigned long  high;
4446                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4447                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4448                 }
4449         }
4450         return 0;
4451 }
4452
4453 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4454
4455 #ifdef CONFIG_NUMA
4456 static int __init set_hashdist(char *str)
4457 {
4458         if (!str)
4459                 return 0;
4460         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4461         return 1;
4462 }
4463 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4464 #endif
4465
4466 /*
4467  * allocate a large system hash table from bootmem
4468  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4469  *   quantity of entries
4470  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4471  */
4472 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4473                                      unsigned long bucketsize,
4474                                      unsigned long numentries,
4475                                      int scale,
4476                                      int flags,
4477                                      unsigned int *_hash_shift,
4478                                      unsigned int *_hash_mask,
4479                                      unsigned long limit)
4480 {
4481         unsigned long long max = limit;
4482         unsigned long log2qty, size;
4483         void *table = NULL;
4484
4485         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4486         if (!numentries) {
4487                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4488                 numentries = nr_kernel_pages;
4489                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4490                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4491                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4492
4493                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4494                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4495                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4496                 else
4497                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4498
4499                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4500                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4501                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4502         }
4503         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4504
4505         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4506         if (max == 0) {
4507                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4508                 do_div(max, bucketsize);
4509         }
4510
4511         if (numentries > max)
4512                 numentries = max;
4513
4514         log2qty = ilog2(numentries);
4515
4516         do {
4517                 size = bucketsize << log2qty;
4518                 if (flags & HASH_EARLY)
4519                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4520                 else if (hashdist)
4521                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4522                 else {
4523                         unsigned long order = get_order(size);
4524                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
4525                         /*
4526                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4527                          * some pages at the end of hash table.
4528                          */
4529                         if (table) {
4530                                 unsigned long alloc_end = (unsigned long)table +
4531                                                 (PAGE_SIZE << order);
4532                                 unsigned long used = (unsigned long)table +
4533                                                 PAGE_ALIGN(size);
4534                                 split_page(virt_to_page(table), order);
4535                                 while (used < alloc_end) {
4536                                         free_page(used);
4537                                         used += PAGE_SIZE;
4538                                 }
4539                         }
4540                 }
4541         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4542
4543         if (!table)
4544                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4545
4546         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4547                tablename,
4548                (1U << log2qty),
4549                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4550                size);
4551
4552         if (_hash_shift)
4553                 *_hash_shift = log2qty;
4554         if (_hash_mask)
4555                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4556
4557         return table;
4558 }
4559
4560 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
4561 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
4562 {
4563         return __pfn_to_page(pfn);
4564 }
4565 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
4566 {
4567         return __page_to_pfn(page);
4568 }
4569 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
4570 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
4571 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */
4572
4573 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4574 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4575                                                         unsigned long pfn)
4576 {
4577 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4578         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4579 #else
4580         return zone->pageblock_flags;
4581 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4582 }
4583
4584 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4585 {
4586 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4587         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4588         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4589 #else
4590         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4591         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4592 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4593 }
4594
4595 /**
4596  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4597  * @page: The page within the block of interest
4598  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4599  * @end_bitidx: The last bit of interest
4600  * returns pageblock_bits flags
4601  */
4602 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4603                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4604 {
4605         struct zone *zone;
4606         unsigned long *bitmap;
4607         unsigned long pfn, bitidx;
4608         unsigned long flags = 0;
4609         unsigned long value = 1;
4610
4611         zone = page_zone(page);
4612         pfn = page_to_pfn(page);
4613         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4614         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4615
4616         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4617                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4618                         flags |= value;
4619
4620         return flags;
4621 }
4622
4623 /**
4624  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4625  * @page: The page within the block of interest
4626  * @start_bitidx: The first bit of interest
4627  * @end_bitidx: The last bit of interest
4628  * @flags: The flags to set
4629  */
4630 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4631                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4632 {
4633         struct zone *zone;
4634         unsigned long *bitmap;
4635         unsigned long pfn, bitidx;
4636         unsigned long value = 1;
4637
4638         zone = page_zone(page);
4639         pfn = page_to_pfn(page);
4640         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4641         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4642         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4643         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4644
4645         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4646                 if (flags & value)
4647                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4648                 else
4649                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4650 }
4651
4652 /*
4653  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4654  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4655  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4656  */
4657
4658 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4659 {
4660         struct zone *zone;
4661         unsigned long flags;
4662         int ret = -EBUSY;
4663
4664         zone = page_zone(page);
4665         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4666         /*
4667          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4668          */
4669         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4670                 goto out;
4671         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4672         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4673         ret = 0;
4674 out:
4675         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4676         if (!ret)
4677                 drain_all_pages();
4678         return ret;
4679 }
4680
4681 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4682 {
4683         struct zone *zone;
4684         unsigned long flags;
4685         zone = page_zone(page);
4686         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4687         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4688                 goto out;
4689         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4690         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4691 out:
4692         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4693 }
4694
4695 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4696 /*
4697  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4698  */
4699 void
4700 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4701 {
4702         struct page *page;
4703         struct zone *zone;
4704         int order, i;
4705         unsigned long pfn;
4706         unsigned long flags;
4707         /* find the first valid pfn */
4708         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4709                 if (pfn_valid(pfn))
4710                         break;
4711         if (pfn == end_pfn)
4712                 return;
4713         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4714         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4715         pfn = start_pfn;
4716         while (pfn < end_pfn) {
4717                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4718                         pfn++;
4719                         continue;
4720                 }
4721                 page = pfn_to_page(pfn);
4722                 BUG_ON(page_count(page));
4723                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4724                 order = page_order(page);
4725 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4726                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4727                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4728 #endif
4729                 list_del(&page->lru);
4730                 rmv_page_order(page);
4731                 zone->free_area[order].nr_free--;
4732                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4733                                       - (1UL << order));
4734                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4735                         SetPageReserved((page+i));
4736                 pfn += (1 << order);
4737         }
4738         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4739 }
4740 #endif