[PATCH] Account for holes that are outside the range of physical memory
[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/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40 #include <linux/sort.h>
41 #include <linux/pfn.h>
42
43 #include <asm/tlbflush.h>
44 #include <asm/div64.h>
45 #include "internal.h"
46
47 /*
48  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
49  * initializer cleaner
50  */
51 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
52 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
53 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
54 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
55 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
56 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
57 long nr_swap_pages;
58 int percpu_pagelist_fraction;
59
60 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
61
62 /*
63  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
64  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
65  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
66  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
67  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
68  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
69  *
70  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
71  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
72  */
73 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
74          256,
75 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
76          256,
77 #endif
78 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
79          32
80 #endif
81 };
82
83 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
84
85 /*
86  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
87  * id is encoded in the upper bits of page->flags
88  */
89 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
90 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
91
92 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
93          "DMA",
94 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
95          "DMA32",
96 #endif
97          "Normal",
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99          "HighMem"
100 #endif
101 };
102
103 int min_free_kbytes = 1024;
104
105 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
106 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
107 static unsigned long __initdata dma_reserve;
108
109 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
110   /*
111    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maxmimum number of distinct
112    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
113    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
114    * so the number of times add_active_range() can be called is
115    * related to the number of nodes and the number of holes
116    */
117   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
118     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
119     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
120   #else
121     #if MAX_NUMNODES >= 32
122       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
123       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
124     #else
125       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
126       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
127     #endif
128   #endif
129
130   struct node_active_region __initdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
131   int __initdata nr_nodemap_entries;
132   unsigned long __initdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
133   unsigned long __initdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
134 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
135
136 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
137 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
138 {
139         int ret = 0;
140         unsigned seq;
141         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
142
143         do {
144                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
145                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
146                         ret = 1;
147                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
148                         ret = 1;
149         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
150
151         return ret;
152 }
153
154 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
155 {
156 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
157         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
158                 return 0;
159 #endif
160         if (zone != page_zone(page))
161                 return 0;
162
163         return 1;
164 }
165 /*
166  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
167  */
168 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
169 {
170         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
171                 return 1;
172         if (!page_is_consistent(zone, page))
173                 return 1;
174
175         return 0;
176 }
177 #else
178 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
179 {
180         return 0;
181 }
182 #endif
183
184 static void bad_page(struct page *page)
185 {
186         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
187                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
188                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
189                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
190                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
191                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
192                 page_mapcount(page), page_count(page));
193         dump_stack();
194         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
195                         1 << PG_private |
196                         1 << PG_locked  |
197                         1 << PG_active  |
198                         1 << PG_dirty   |
199                         1 << PG_reclaim |
200                         1 << PG_slab    |
201                         1 << PG_swapcache |
202                         1 << PG_writeback |
203                         1 << PG_buddy );
204         set_page_count(page, 0);
205         reset_page_mapcount(page);
206         page->mapping = NULL;
207         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
208 }
209
210 /*
211  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
212  *
213  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
214  *
215  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
216  *
217  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
218  * the head page (even the head page has this).
219  *
220  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
221  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
222  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
223  */
224
225 static void free_compound_page(struct page *page)
226 {
227         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
228 }
229
230 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
231 {
232         int i;
233         int nr_pages = 1 << order;
234
235         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
236         page[1].lru.prev = (void *)order;
237         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
238                 struct page *p = page + i;
239
240                 __SetPageCompound(p);
241                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
242         }
243 }
244
245 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
246 {
247         int i;
248         int nr_pages = 1 << order;
249
250         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
251                 bad_page(page);
252
253         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
254                 struct page *p = page + i;
255
256                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
257                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
258                         bad_page(page);
259                 __ClearPageCompound(p);
260         }
261 }
262
263 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
264 {
265         int i;
266
267         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
268         /*
269          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
270          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
271          */
272         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
273         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
274                 clear_highpage(page + i);
275 }
276
277 /*
278  * function for dealing with page's order in buddy system.
279  * zone->lock is already acquired when we use these.
280  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
281  */
282 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
283 {
284         return page_private(page);
285 }
286
287 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
288 {
289         set_page_private(page, order);
290         __SetPageBuddy(page);
291 }
292
293 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
294 {
295         __ClearPageBuddy(page);
296         set_page_private(page, 0);
297 }
298
299 /*
300  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
301  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
302  *
303  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
304  * the following equation:
305  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
306  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
307  * 1 buddy is #10:
308  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
309  *
310  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
311  * satisfies the following equation:
312  *     P = B & ~(1 << O)
313  *
314  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
315  */
316 static inline struct page *
317 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
318 {
319         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
320
321         return page + (buddy_idx - page_idx);
322 }
323
324 static inline unsigned long
325 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
326 {
327         return (page_idx & ~(1 << order));
328 }
329
330 /*
331  * This function checks whether a page is free && is the buddy
332  * we can do coalesce a page and its buddy if
333  * (a) the buddy is not in a hole &&
334  * (b) the buddy is in the buddy system &&
335  * (c) a page and its buddy have the same order &&
336  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
337  *
338  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
339  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
340  *
341  * For recording page's order, we use page_private(page).
342  */
343 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
344                                                                 int order)
345 {
346 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
347         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
348                 return 0;
349 #endif
350
351         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
352                 return 0;
353
354         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
355                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
356                 return 1;
357         }
358         return 0;
359 }
360
361 /*
362  * Freeing function for a buddy system allocator.
363  *
364  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
365  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
366  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
367  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
368  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
369  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
370  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
371  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
372  * parts of the VM system.
373  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
374  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
375  * order is recorded in page_private(page) field.
376  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
377  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
378  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
379  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
380  * triggers coalescing into a block of larger size.            
381  *
382  * -- wli
383  */
384
385 static inline void __free_one_page(struct page *page,
386                 struct zone *zone, unsigned int order)
387 {
388         unsigned long page_idx;
389         int order_size = 1 << order;
390
391         if (unlikely(PageCompound(page)))
392                 destroy_compound_page(page, order);
393
394         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
395
396         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
397         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
398
399         zone->free_pages += order_size;
400         while (order < MAX_ORDER-1) {
401                 unsigned long combined_idx;
402                 struct free_area *area;
403                 struct page *buddy;
404
405                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
406                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
407                         break;          /* Move the buddy up one level. */
408
409                 list_del(&buddy->lru);
410                 area = zone->free_area + order;
411                 area->nr_free--;
412                 rmv_page_order(buddy);
413                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
414                 page = page + (combined_idx - page_idx);
415                 page_idx = combined_idx;
416                 order++;
417         }
418         set_page_order(page, order);
419         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
420         zone->free_area[order].nr_free++;
421 }
422
423 static inline int free_pages_check(struct page *page)
424 {
425         if (unlikely(page_mapcount(page) |
426                 (page->mapping != NULL)  |
427                 (page_count(page) != 0)  |
428                 (page->flags & (
429                         1 << PG_lru     |
430                         1 << PG_private |
431                         1 << PG_locked  |
432                         1 << PG_active  |
433                         1 << PG_reclaim |
434                         1 << PG_slab    |
435                         1 << PG_swapcache |
436                         1 << PG_writeback |
437                         1 << PG_reserved |
438                         1 << PG_buddy ))))
439                 bad_page(page);
440         if (PageDirty(page))
441                 __ClearPageDirty(page);
442         /*
443          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
444          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
445          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
446          */
447         return PageReserved(page);
448 }
449
450 /*
451  * Frees a list of pages. 
452  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
453  * count is the number of pages to free.
454  *
455  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
456  * see if this freeing clears that state.
457  *
458  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
459  * pinned" detection logic.
460  */
461 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
462                                         struct list_head *list, int order)
463 {
464         spin_lock(&zone->lock);
465         zone->all_unreclaimable = 0;
466         zone->pages_scanned = 0;
467         while (count--) {
468                 struct page *page;
469
470                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
471                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
472                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
473                 list_del(&page->lru);
474                 __free_one_page(page, zone, order);
475         }
476         spin_unlock(&zone->lock);
477 }
478
479 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
480 {
481         spin_lock(&zone->lock);
482         zone->all_unreclaimable = 0;
483         zone->pages_scanned = 0;
484         __free_one_page(page, zone ,order);
485         spin_unlock(&zone->lock);
486 }
487
488 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
489 {
490         unsigned long flags;
491         int i;
492         int reserved = 0;
493
494         arch_free_page(page, order);
495         if (!PageHighMem(page))
496                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
497                                            PAGE_SIZE<<order);
498
499         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
500                 reserved += free_pages_check(page + i);
501         if (reserved)
502                 return;
503
504         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
505         local_irq_save(flags);
506         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
507         free_one_page(page_zone(page), page, order);
508         local_irq_restore(flags);
509 }
510
511 /*
512  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
513  */
514 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
515 {
516         if (order == 0) {
517                 __ClearPageReserved(page);
518                 set_page_count(page, 0);
519                 set_page_refcounted(page);
520                 __free_page(page);
521         } else {
522                 int loop;
523
524                 prefetchw(page);
525                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
526                         struct page *p = &page[loop];
527
528                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
529                                 prefetchw(p + 1);
530                         __ClearPageReserved(p);
531                         set_page_count(p, 0);
532                 }
533
534                 set_page_refcounted(page);
535                 __free_pages(page, order);
536         }
537 }
538
539
540 /*
541  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
542  * Please do not alter this order without good reasons and regression
543  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
544  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
545  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
546  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
547  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
548  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
549  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
550  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
551  *
552  * -- wli
553  */
554 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
555         int low, int high, struct free_area *area)
556 {
557         unsigned long size = 1 << high;
558
559         while (high > low) {
560                 area--;
561                 high--;
562                 size >>= 1;
563                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
564                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
565                 area->nr_free++;
566                 set_page_order(&page[size], high);
567         }
568 }
569
570 /*
571  * This page is about to be returned from the page allocator
572  */
573 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
574 {
575         if (unlikely(page_mapcount(page) |
576                 (page->mapping != NULL)  |
577                 (page_count(page) != 0)  |
578                 (page->flags & (
579                         1 << PG_lru     |
580                         1 << PG_private |
581                         1 << PG_locked  |
582                         1 << PG_active  |
583                         1 << PG_dirty   |
584                         1 << PG_reclaim |
585                         1 << PG_slab    |
586                         1 << PG_swapcache |
587                         1 << PG_writeback |
588                         1 << PG_reserved |
589                         1 << PG_buddy ))))
590                 bad_page(page);
591
592         /*
593          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
594          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
595          */
596         if (PageReserved(page))
597                 return 1;
598
599         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
600                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
601                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
602         set_page_private(page, 0);
603         set_page_refcounted(page);
604         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
605
606         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
607                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
608
609         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
610                 prep_compound_page(page, order);
611
612         return 0;
613 }
614
615 /* 
616  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
617  * Call me with the zone->lock already held.
618  */
619 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
620 {
621         struct free_area * area;
622         unsigned int current_order;
623         struct page *page;
624
625         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
626                 area = zone->free_area + current_order;
627                 if (list_empty(&area->free_list))
628                         continue;
629
630                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
631                 list_del(&page->lru);
632                 rmv_page_order(page);
633                 area->nr_free--;
634                 zone->free_pages -= 1UL << order;
635                 expand(zone, page, order, current_order, area);
636                 return page;
637         }
638
639         return NULL;
640 }
641
642 /* 
643  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
644  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
645  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
646  */
647 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
648                         unsigned long count, struct list_head *list)
649 {
650         int i;
651         
652         spin_lock(&zone->lock);
653         for (i = 0; i < count; ++i) {
654                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
655                 if (unlikely(page == NULL))
656                         break;
657                 list_add_tail(&page->lru, list);
658         }
659         spin_unlock(&zone->lock);
660         return i;
661 }
662
663 #ifdef CONFIG_NUMA
664 /*
665  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
666  * belongs to the currently executing processor.
667  * Note that this function must be called with the thread pinned to
668  * a single processor.
669  */
670 void drain_node_pages(int nodeid)
671 {
672         int i;
673         enum zone_type z;
674         unsigned long flags;
675
676         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
677                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
678                 struct per_cpu_pageset *pset;
679
680                 if (!populated_zone(zone))
681                         continue;
682
683                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
684                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
685                         struct per_cpu_pages *pcp;
686
687                         pcp = &pset->pcp[i];
688                         if (pcp->count) {
689                                 local_irq_save(flags);
690                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
691                                 pcp->count = 0;
692                                 local_irq_restore(flags);
693                         }
694                 }
695         }
696 }
697 #endif
698
699 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
700 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
701 {
702         unsigned long flags;
703         struct zone *zone;
704         int i;
705
706         for_each_zone(zone) {
707                 struct per_cpu_pageset *pset;
708
709                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
710                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
711                         struct per_cpu_pages *pcp;
712
713                         pcp = &pset->pcp[i];
714                         local_irq_save(flags);
715                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
716                         pcp->count = 0;
717                         local_irq_restore(flags);
718                 }
719         }
720 }
721 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
722
723 #ifdef CONFIG_PM
724
725 void mark_free_pages(struct zone *zone)
726 {
727         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
728         unsigned long flags;
729         int order;
730         struct list_head *curr;
731
732         if (!zone->spanned_pages)
733                 return;
734
735         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
736
737         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
738         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
739                 if (pfn_valid(pfn)) {
740                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
741
742                         if (!PageNosave(page))
743                                 ClearPageNosaveFree(page);
744                 }
745
746         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
747                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
748                         unsigned long i;
749
750                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
751                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
752                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(pfn + i));
753                 }
754
755         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
756 }
757
758 /*
759  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
760  */
761 void drain_local_pages(void)
762 {
763         unsigned long flags;
764
765         local_irq_save(flags);  
766         __drain_pages(smp_processor_id());
767         local_irq_restore(flags);       
768 }
769 #endif /* CONFIG_PM */
770
771 /*
772  * Free a 0-order page
773  */
774 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
775 {
776         struct zone *zone = page_zone(page);
777         struct per_cpu_pages *pcp;
778         unsigned long flags;
779
780         arch_free_page(page, 0);
781
782         if (PageAnon(page))
783                 page->mapping = NULL;
784         if (free_pages_check(page))
785                 return;
786
787         kernel_map_pages(page, 1, 0);
788
789         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
790         local_irq_save(flags);
791         __count_vm_event(PGFREE);
792         list_add(&page->lru, &pcp->list);
793         pcp->count++;
794         if (pcp->count >= pcp->high) {
795                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
796                 pcp->count -= pcp->batch;
797         }
798         local_irq_restore(flags);
799         put_cpu();
800 }
801
802 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
803 {
804         free_hot_cold_page(page, 0);
805 }
806         
807 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
808 {
809         free_hot_cold_page(page, 1);
810 }
811
812 /*
813  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
814  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
815  * Each sub-page must be freed individually.
816  *
817  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
818  * Please consult with lkml before using this in your driver.
819  */
820 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
821 {
822         int i;
823
824         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
825         VM_BUG_ON(!page_count(page));
826         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
827                 set_page_refcounted(page + i);
828 }
829
830 /*
831  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
832  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
833  * or two.
834  */
835 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
836                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
837 {
838         unsigned long flags;
839         struct page *page;
840         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
841         int cpu;
842
843 again:
844         cpu  = get_cpu();
845         if (likely(order == 0)) {
846                 struct per_cpu_pages *pcp;
847
848                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
849                 local_irq_save(flags);
850                 if (!pcp->count) {
851                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
852                                                 pcp->batch, &pcp->list);
853                         if (unlikely(!pcp->count))
854                                 goto failed;
855                 }
856                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
857                 list_del(&page->lru);
858                 pcp->count--;
859         } else {
860                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
861                 page = __rmqueue(zone, order);
862                 spin_unlock(&zone->lock);
863                 if (!page)
864                         goto failed;
865         }
866
867         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
868         zone_statistics(zonelist, zone);
869         local_irq_restore(flags);
870         put_cpu();
871
872         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
873         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
874                 goto again;
875         return page;
876
877 failed:
878         local_irq_restore(flags);
879         put_cpu();
880         return NULL;
881 }
882
883 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
884 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
885 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
886 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
887 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
888 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
889 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
890
891 /*
892  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
893  * of the allocation.
894  */
895 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
896                       int classzone_idx, int alloc_flags)
897 {
898         /* free_pages my go negative - that's OK */
899         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
900         int o;
901
902         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
903                 min -= min / 2;
904         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
905                 min -= min / 4;
906
907         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
908                 return 0;
909         for (o = 0; o < order; o++) {
910                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
911                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
912
913                 /* Require fewer higher order pages to be free */
914                 min >>= 1;
915
916                 if (free_pages <= min)
917                         return 0;
918         }
919         return 1;
920 }
921
922 /*
923  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
924  * a page.
925  */
926 static struct page *
927 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
928                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
929 {
930         struct zone **z = zonelist->zones;
931         struct page *page = NULL;
932         int classzone_idx = zone_idx(*z);
933         struct zone *zone;
934
935         /*
936          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
937          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
938          */
939         do {
940                 zone = *z;
941                 if (unlikely((gfp_mask & __GFP_THISNODE) &&
942                         zone->zone_pgdat != zonelist->zones[0]->zone_pgdat))
943                                 break;
944                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
945                                 !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
946                         continue;
947
948                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
949                         unsigned long mark;
950                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
951                                 mark = zone->pages_min;
952                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
953                                 mark = zone->pages_low;
954                         else
955                                 mark = zone->pages_high;
956                         if (!zone_watermark_ok(zone , order, mark,
957                                     classzone_idx, alloc_flags))
958                                 if (!zone_reclaim_mode ||
959                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
960                                         continue;
961                 }
962
963                 page = buffered_rmqueue(zonelist, zone, order, gfp_mask);
964                 if (page) {
965                         break;
966                 }
967         } while (*(++z) != NULL);
968         return page;
969 }
970
971 /*
972  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
973  */
974 struct page * fastcall
975 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
976                 struct zonelist *zonelist)
977 {
978         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
979         struct zone **z;
980         struct page *page;
981         struct reclaim_state reclaim_state;
982         struct task_struct *p = current;
983         int do_retry;
984         int alloc_flags;
985         int did_some_progress;
986
987         might_sleep_if(wait);
988
989 restart:
990         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
991
992         if (unlikely(*z == NULL)) {
993                 /* Should this ever happen?? */
994                 return NULL;
995         }
996
997         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
998                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
999         if (page)
1000                 goto got_pg;
1001
1002         do {
1003                 wakeup_kswapd(*z, order);
1004         } while (*(++z));
1005
1006         /*
1007          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1008          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1009          * to how we want to proceed.
1010          *
1011          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1012          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1013          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1014          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1015          */
1016         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1017         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1018                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1019         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1020                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1021         if (wait)
1022                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1023
1024         /*
1025          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1026          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1027          *
1028          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1029          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1030          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1031          */
1032         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
1033         if (page)
1034                 goto got_pg;
1035
1036         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1037
1038         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1039                         && !in_interrupt()) {
1040                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1041 nofail_alloc:
1042                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1043                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1044                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1045                         if (page)
1046                                 goto got_pg;
1047                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1048                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1049                                 goto nofail_alloc;
1050                         }
1051                 }
1052                 goto nopage;
1053         }
1054
1055         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1056         if (!wait)
1057                 goto nopage;
1058
1059 rebalance:
1060         cond_resched();
1061
1062         /* We now go into synchronous reclaim */
1063         cpuset_memory_pressure_bump();
1064         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1065         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1066         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1067
1068         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1069
1070         p->reclaim_state = NULL;
1071         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1072
1073         cond_resched();
1074
1075         if (likely(did_some_progress)) {
1076                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1077                                                 zonelist, alloc_flags);
1078                 if (page)
1079                         goto got_pg;
1080         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1081                 /*
1082                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1083                  * very high watermark here, this is only to catch
1084                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1085                  * under heavy pressure.
1086                  */
1087                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1088                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1089                 if (page)
1090                         goto got_pg;
1091
1092                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1093                 goto restart;
1094         }
1095
1096         /*
1097          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1098          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1099          *
1100          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1101          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1102          */
1103         do_retry = 0;
1104         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1105                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1106                         do_retry = 1;
1107                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1108                         do_retry = 1;
1109         }
1110         if (do_retry) {
1111                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1112                 goto rebalance;
1113         }
1114
1115 nopage:
1116         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1117                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1118                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1119                         p->comm, order, gfp_mask);
1120                 dump_stack();
1121                 show_mem();
1122         }
1123 got_pg:
1124         return page;
1125 }
1126
1127 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1128
1129 /*
1130  * Common helper functions.
1131  */
1132 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1133 {
1134         struct page * page;
1135         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1136         if (!page)
1137                 return 0;
1138         return (unsigned long) page_address(page);
1139 }
1140
1141 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1142
1143 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1144 {
1145         struct page * page;
1146
1147         /*
1148          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1149          * a highmem page
1150          */
1151         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1152
1153         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1154         if (page)
1155                 return (unsigned long) page_address(page);
1156         return 0;
1157 }
1158
1159 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1160
1161 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1162 {
1163         int i = pagevec_count(pvec);
1164
1165         while (--i >= 0)
1166                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1167 }
1168
1169 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1170 {
1171         if (put_page_testzero(page)) {
1172                 if (order == 0)
1173                         free_hot_page(page);
1174                 else
1175                         __free_pages_ok(page, order);
1176         }
1177 }
1178
1179 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1180
1181 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1182 {
1183         if (addr != 0) {
1184                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1185                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1186         }
1187 }
1188
1189 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1190
1191 /*
1192  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1193  */
1194 unsigned int nr_free_pages(void)
1195 {
1196         unsigned int sum = 0;
1197         struct zone *zone;
1198
1199         for_each_zone(zone)
1200                 sum += zone->free_pages;
1201
1202         return sum;
1203 }
1204
1205 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1206
1207 #ifdef CONFIG_NUMA
1208 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1209 {
1210         unsigned int sum = 0;
1211         enum zone_type i;
1212
1213         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1214                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1215
1216         return sum;
1217 }
1218 #endif
1219
1220 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1221 {
1222         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1223         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1224         unsigned int sum = 0;
1225
1226         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1227         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1228         struct zone *zone;
1229
1230         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1231                 unsigned long size = zone->present_pages;
1232                 unsigned long high = zone->pages_high;
1233                 if (size > high)
1234                         sum += size - high;
1235         }
1236
1237         return sum;
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1242  */
1243 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1244 {
1245         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1250  */
1251 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1252 {
1253         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1254 }
1255 #ifdef CONFIG_NUMA
1256 static void show_node(struct zone *zone)
1257 {
1258         printk("Node %ld ", zone_to_nid(zone));
1259 }
1260 #else
1261 #define show_node(zone) do { } while (0)
1262 #endif
1263
1264 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1265 {
1266         val->totalram = totalram_pages;
1267         val->sharedram = 0;
1268         val->freeram = nr_free_pages();
1269         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1270         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1271         val->freehigh = nr_free_highpages();
1272         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1273 }
1274
1275 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1276
1277 #ifdef CONFIG_NUMA
1278 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1279 {
1280         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1281
1282         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1283         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1284 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1285         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1286         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1287 #else
1288         val->totalhigh = 0;
1289         val->freehigh = 0;
1290 #endif
1291         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1292 }
1293 #endif
1294
1295 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1296
1297 /*
1298  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1299  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1300  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1301  */
1302 void show_free_areas(void)
1303 {
1304         int cpu, temperature;
1305         unsigned long active;
1306         unsigned long inactive;
1307         unsigned long free;
1308         struct zone *zone;
1309
1310         for_each_zone(zone) {
1311                 show_node(zone);
1312                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1313
1314                 if (!populated_zone(zone)) {
1315                         printk(" empty\n");
1316                         continue;
1317                 } else
1318                         printk("\n");
1319
1320                 for_each_online_cpu(cpu) {
1321                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1322
1323                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1324
1325                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1326                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1327                                         cpu,
1328                                         temperature ? "cold" : "hot",
1329                                         pageset->pcp[temperature].high,
1330                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1331                                         pageset->pcp[temperature].count);
1332                 }
1333         }
1334
1335         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1336
1337         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1338                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1339                 active,
1340                 inactive,
1341                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1342                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1343                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1344                 nr_free_pages(),
1345                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1346                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1347                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1348                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1349
1350         for_each_zone(zone) {
1351                 int i;
1352
1353                 show_node(zone);
1354                 printk("%s"
1355                         " free:%lukB"
1356                         " min:%lukB"
1357                         " low:%lukB"
1358                         " high:%lukB"
1359                         " active:%lukB"
1360                         " inactive:%lukB"
1361                         " present:%lukB"
1362                         " pages_scanned:%lu"
1363                         " all_unreclaimable? %s"
1364                         "\n",
1365                         zone->name,
1366                         K(zone->free_pages),
1367                         K(zone->pages_min),
1368                         K(zone->pages_low),
1369                         K(zone->pages_high),
1370                         K(zone->nr_active),
1371                         K(zone->nr_inactive),
1372                         K(zone->present_pages),
1373                         zone->pages_scanned,
1374                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1375                         );
1376                 printk("lowmem_reserve[]:");
1377                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1378                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1379                 printk("\n");
1380         }
1381
1382         for_each_zone(zone) {
1383                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1384
1385                 show_node(zone);
1386                 printk("%s: ", zone->name);
1387                 if (!populated_zone(zone)) {
1388                         printk("empty\n");
1389                         continue;
1390                 }
1391
1392                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1393                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1394                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1395                         total += nr[order] << order;
1396                 }
1397                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1398                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1399                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1400                 printk("= %lukB\n", K(total));
1401         }
1402
1403         show_swap_cache_info();
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Builds allocation fallback zone lists.
1408  *
1409  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1410  */
1411 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1412                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1413 {
1414         struct zone *zone;
1415
1416         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1417         zone_type++;
1418
1419         do {
1420                 zone_type--;
1421                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1422                 if (populated_zone(zone)) {
1423                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1424                         check_highest_zone(zone_type);
1425                 }
1426
1427         } while (zone_type);
1428         return nr_zones;
1429 }
1430
1431 #ifdef CONFIG_NUMA
1432 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1433 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1434 /**
1435  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1436  * @node: node whose fallback list we're appending
1437  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1438  *
1439  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1440  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1441  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1442  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1443  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1444  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1445  * on them otherwise.
1446  * It returns -1 if no node is found.
1447  */
1448 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1449 {
1450         int n, val;
1451         int min_val = INT_MAX;
1452         int best_node = -1;
1453
1454         /* Use the local node if we haven't already */
1455         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1456                 node_set(node, *used_node_mask);
1457                 return node;
1458         }
1459
1460         for_each_online_node(n) {
1461                 cpumask_t tmp;
1462
1463                 /* Don't want a node to appear more than once */
1464                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1465                         continue;
1466
1467                 /* Use the distance array to find the distance */
1468                 val = node_distance(node, n);
1469
1470                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1471                 val += (n < node);
1472
1473                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1474                 tmp = node_to_cpumask(n);
1475                 if (!cpus_empty(tmp))
1476                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1477
1478                 /* Slight preference for less loaded node */
1479                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1480                 val += node_load[n];
1481
1482                 if (val < min_val) {
1483                         min_val = val;
1484                         best_node = n;
1485                 }
1486         }
1487
1488         if (best_node >= 0)
1489                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1490
1491         return best_node;
1492 }
1493
1494 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1495 {
1496         int j, node, local_node;
1497         enum zone_type i;
1498         int prev_node, load;
1499         struct zonelist *zonelist;
1500         nodemask_t used_mask;
1501
1502         /* initialize zonelists */
1503         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1504                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1505                 zonelist->zones[0] = NULL;
1506         }
1507
1508         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1509         local_node = pgdat->node_id;
1510         load = num_online_nodes();
1511         prev_node = local_node;
1512         nodes_clear(used_mask);
1513         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1514                 int distance = node_distance(local_node, node);
1515
1516                 /*
1517                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1518                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1519                  */
1520                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1521                         zone_reclaim_mode = 1;
1522
1523                 /*
1524                  * We don't want to pressure a particular node.
1525                  * So adding penalty to the first node in same
1526                  * distance group to make it round-robin.
1527                  */
1528
1529                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1530                         node_load[node] += load;
1531                 prev_node = node;
1532                 load--;
1533                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1534                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1535                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1536
1537                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1538                         zonelist->zones[j] = NULL;
1539                 }
1540         }
1541 }
1542
1543 #else   /* CONFIG_NUMA */
1544
1545 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1546 {
1547         int node, local_node;
1548         enum zone_type i,j;
1549
1550         local_node = pgdat->node_id;
1551         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1552                 struct zonelist *zonelist;
1553
1554                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1555
1556                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
1557                 /*
1558                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1559                  * of all the other nodes.
1560                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1561                  * building the zones for node N, we make sure that the
1562                  * zones coming right after the local ones are those from
1563                  * node N+1 (modulo N)
1564                  */
1565                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1566                         if (!node_online(node))
1567                                 continue;
1568                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1569                 }
1570                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1571                         if (!node_online(node))
1572                                 continue;
1573                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1574                 }
1575
1576                 zonelist->zones[j] = NULL;
1577         }
1578 }
1579
1580 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1581
1582 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1583 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1584 {
1585         int nid;
1586         for_each_online_node(nid)
1587                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1588         return 0;
1589 }
1590
1591 void __meminit build_all_zonelists(void)
1592 {
1593         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1594                 __build_all_zonelists(0);
1595                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1596         } else {
1597                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1598                    of zonelist */
1599                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1600                 /* cpuset refresh routine should be here */
1601         }
1602         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1603         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1604                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1609  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1610  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1611  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1612  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1613  * conservative, even though it seems large.
1614  *
1615  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1616  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1617  */
1618 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1619
1620 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1621 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1622 {
1623         unsigned long size = 1;
1624
1625         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1626
1627         while (size < pages)
1628                 size <<= 1;
1629
1630         /*
1631          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1632          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1633          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1634          */
1635         size = min(size, 4096UL);
1636
1637         return max(size, 4UL);
1638 }
1639 #else
1640 /*
1641  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1642  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1643  *
1644  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1645  *
1646  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1647  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1648  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1649  *
1650  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1651  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1652  *
1653  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1654  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1655  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1656  */
1657 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1658 {
1659         return 4096UL;
1660 }
1661 #endif
1662
1663 /*
1664  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1665  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1666  * hash function before the remainder is taken.
1667  */
1668 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1669 {
1670         return ffz(~size);
1671 }
1672
1673 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1674
1675 /*
1676  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1677  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1678  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1679  */
1680 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1681                 unsigned long start_pfn)
1682 {
1683         struct page *page;
1684         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1685         unsigned long pfn;
1686
1687         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1688                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1689                         continue;
1690                 page = pfn_to_page(pfn);
1691                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1692                 init_page_count(page);
1693                 reset_page_mapcount(page);
1694                 SetPageReserved(page);
1695                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1696 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1697                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1698                 if (!is_highmem_idx(zone))
1699                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1700 #endif
1701         }
1702 }
1703
1704 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1705                                 unsigned long size)
1706 {
1707         int order;
1708         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1709                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1710                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1711         }
1712 }
1713
1714 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1715 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, enum zone_type zid,
1716                 unsigned long pfn, unsigned long size)
1717 {
1718         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1719         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1720
1721         if (FLAGS_HAS_NODE)
1722                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1723         else
1724                 for (; snum <= end; snum++)
1725                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1726 }
1727
1728 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1729 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1730         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1731 #endif
1732
1733 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1734 {
1735         int batch;
1736
1737         /*
1738          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1739          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1740          *
1741          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1742          */
1743         batch = zone->present_pages / 1024;
1744         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1745                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1746         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1747         if (batch < 1)
1748                 batch = 1;
1749
1750         /*
1751          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1752          * of 2 value was found to be more likely to have
1753          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1754          *
1755          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1756          * batches of pages, one task can end up with a lot
1757          * of pages of one half of the possible page colors
1758          * and the other with pages of the other colors.
1759          */
1760         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1761
1762         return batch;
1763 }
1764
1765 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1766 {
1767         struct per_cpu_pages *pcp;
1768
1769         memset(p, 0, sizeof(*p));
1770
1771         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1772         pcp->count = 0;
1773         pcp->high = 6 * batch;
1774         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1775         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1776
1777         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1778         pcp->count = 0;
1779         pcp->high = 2 * batch;
1780         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1781         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1782 }
1783
1784 /*
1785  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1786  * to the value high for the pageset p.
1787  */
1788
1789 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1790                                 unsigned long high)
1791 {
1792         struct per_cpu_pages *pcp;
1793
1794         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1795         pcp->high = high;
1796         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1797         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1798                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1799 }
1800
1801
1802 #ifdef CONFIG_NUMA
1803 /*
1804  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1805  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1806  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1807  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1808  * with interrupts disabled.
1809  *
1810  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1811  *
1812  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1813  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1814  * hotplugged processors.
1815  *
1816  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1817  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1818  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1819  */
1820 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1821
1822 /*
1823  * Dynamically allocate memory for the
1824  * per cpu pageset array in struct zone.
1825  */
1826 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1827 {
1828         struct zone *zone, *dzone;
1829
1830         for_each_zone(zone) {
1831
1832                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1833                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1834                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1835                         goto bad;
1836
1837                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1838
1839                 if (percpu_pagelist_fraction)
1840                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1841                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1842         }
1843
1844         return 0;
1845 bad:
1846         for_each_zone(dzone) {
1847                 if (dzone == zone)
1848                         break;
1849                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1850                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1851         }
1852         return -ENOMEM;
1853 }
1854
1855 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1856 {
1857         struct zone *zone;
1858
1859         for_each_zone(zone) {
1860                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1861
1862                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1863                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1864                         kfree(pset);
1865                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1866         }
1867 }
1868
1869 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1870                 unsigned long action,
1871                 void *hcpu)
1872 {
1873         int cpu = (long)hcpu;
1874         int ret = NOTIFY_OK;
1875
1876         switch (action) {
1877                 case CPU_UP_PREPARE:
1878                         if (process_zones(cpu))
1879                                 ret = NOTIFY_BAD;
1880                         break;
1881                 case CPU_UP_CANCELED:
1882                 case CPU_DEAD:
1883                         free_zone_pagesets(cpu);
1884                         break;
1885                 default:
1886                         break;
1887         }
1888         return ret;
1889 }
1890
1891 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1892         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1893
1894 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1895 {
1896         int err;
1897
1898         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1899          * A cpuup callback will do this for every cpu
1900          * as it comes online
1901          */
1902         err = process_zones(smp_processor_id());
1903         BUG_ON(err);
1904         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1905 }
1906
1907 #endif
1908
1909 static __meminit
1910 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1911 {
1912         int i;
1913         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1914         size_t alloc_size;
1915
1916         /*
1917          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1918          * per zone.
1919          */
1920         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1921                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1922         zone->wait_table_bits =
1923                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1924         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1925                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1926
1927         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1928                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1929                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1930         } else {
1931                 /*
1932                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1933                  * via memory hot-add.
1934                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1935                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1936                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1937                  * node itself as well.
1938                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1939                  * necessary.
1940                  */
1941                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1942         }
1943         if (!zone->wait_table)
1944                 return -ENOMEM;
1945
1946         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1947                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1948
1949         return 0;
1950 }
1951
1952 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1953 {
1954         int cpu;
1955         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1956
1957         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1958 #ifdef CONFIG_NUMA
1959                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1960                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1961                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1962 #else
1963                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1964 #endif
1965         }
1966         if (zone->present_pages)
1967                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1968                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1969 }
1970
1971 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1972                                         unsigned long zone_start_pfn,
1973                                         unsigned long size)
1974 {
1975         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1976         int ret;
1977         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1978         if (ret)
1979                 return ret;
1980         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1981
1982         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1983
1984         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1985
1986         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1987
1988         return 0;
1989 }
1990
1991 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
1992 /*
1993  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
1994  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
1995  */
1996 static int __init first_active_region_index_in_nid(int nid)
1997 {
1998         int i;
1999
2000         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2001                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2002                         return i;
2003
2004         return -1;
2005 }
2006
2007 /*
2008  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2009  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardles of node
2010  */
2011 static int __init next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2012 {
2013         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2014                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2015                         return index;
2016
2017         return -1;
2018 }
2019
2020 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2021 /*
2022  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2023  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2024  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2025  * alternative
2026  */
2027 int __init early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2028 {
2029         int i;
2030
2031         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2032                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2033                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2034
2035                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2036                         return early_node_map[i].nid;
2037         }
2038
2039         return 0;
2040 }
2041 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2042
2043 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2044 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2045         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2046                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2047
2048 /**
2049  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2050  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed
2051  * @max_low_pfn: The highest PFN that till be passed to free_bootmem_node
2052  *
2053  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2054  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2055  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2056  */
2057 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2058                                                 unsigned long max_low_pfn)
2059 {
2060         int i;
2061
2062         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2063                 unsigned long size_pages = 0;
2064                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2065
2066                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
2067                         continue;
2068
2069                 if (end_pfn > max_low_pfn)
2070                         end_pfn = max_low_pfn;
2071
2072                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
2073                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
2074                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
2075                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
2076         }
2077 }
2078
2079 /**
2080  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
2081  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used
2082  *
2083  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2084  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2085  * this function may be used instead of calling memory_present() manually.
2086  */
2087 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
2088 {
2089         int i;
2090
2091         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2092                 memory_present(early_node_map[i].nid,
2093                                 early_node_map[i].start_pfn,
2094                                 early_node_map[i].end_pfn);
2095 }
2096
2097 /**
2098  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
2099  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned
2100  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn
2101  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn
2102  *
2103  * It returns the start and end page frame of a node based on information
2104  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
2105  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
2106  * PFNs will be 0
2107  */
2108 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
2109                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2110 {
2111         int i;
2112         *start_pfn = -1UL;
2113         *end_pfn = 0;
2114
2115         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2116                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
2117                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2118         }
2119
2120         if (*start_pfn == -1UL) {
2121                 printk(KERN_WARNING "Node %u active with no memory\n", nid);
2122                 *start_pfn = 0;
2123         }
2124 }
2125
2126 /*
2127  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
2128  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
2129  */
2130 unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2131                                         unsigned long zone_type,
2132                                         unsigned long *ignored)
2133 {
2134         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2135         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2136
2137         /* Get the start and end of the node and zone */
2138         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2139         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
2140         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
2141
2142         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
2143         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
2144                 return 0;
2145
2146         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
2147         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
2148         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
2149
2150         /* Return the spanned pages */
2151         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
2152 }
2153
2154 /*
2155  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
2156  * then all holes in the requested range will be accounted for
2157  */
2158 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
2159                                 unsigned long range_start_pfn,
2160                                 unsigned long range_end_pfn)
2161 {
2162         int i = 0;
2163         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
2164         unsigned long start_pfn;
2165
2166         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
2167         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
2168         if (i == -1)
2169                 return 0;
2170
2171         /* Account for ranges before physical memory on this node */
2172         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
2173                 hole_pages = early_node_map[i].start_pfn - range_start_pfn;
2174
2175         prev_end_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2176
2177         /* Find all holes for the zone within the node */
2178         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
2179
2180                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
2181                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
2182                         break;
2183
2184                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
2185                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
2186                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
2187
2188                 /* Update the hole size cound and move on */
2189                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
2190                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
2191                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
2192                 }
2193                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2194         }
2195
2196         /* Account for ranges past physical memory on this node */
2197         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
2198                 hole_pages = range_end_pfn -
2199                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
2200
2201         return hole_pages;
2202 }
2203
2204 /**
2205  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
2206  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
2207  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
2208  *
2209  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range
2210  */
2211 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
2212                                                         unsigned long end_pfn)
2213 {
2214         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
2215 }
2216
2217 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
2218 unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
2219                                         unsigned long zone_type,
2220                                         unsigned long *ignored)
2221 {
2222         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2223         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2224
2225         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2226         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
2227                                                         node_start_pfn);
2228         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
2229                                                         node_end_pfn);
2230
2231         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
2232 }
2233
2234 /* Return the zone index a PFN is in */
2235 int memmap_zone_idx(struct page *lmem_map)
2236 {
2237         int i;
2238         unsigned long phys_addr = virt_to_phys(lmem_map);
2239         unsigned long pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
2240
2241         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2242                 if (pfn < arch_zone_highest_possible_pfn[i])
2243                         break;
2244
2245         return i;
2246 }
2247 #else
2248 static inline unsigned long zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2249                                         unsigned long zone_type,
2250                                         unsigned long *zones_size)
2251 {
2252         return zones_size[zone_type];
2253 }
2254
2255 static inline unsigned long zone_absent_pages_in_node(int nid,
2256                                                 unsigned long zone_type,
2257                                                 unsigned long *zholes_size)
2258 {
2259         if (!zholes_size)
2260                 return 0;
2261
2262         return zholes_size[zone_type];
2263 }
2264
2265 static inline int memmap_zone_idx(struct page *lmem_map)
2266 {
2267         return MAX_NR_ZONES;
2268 }
2269 #endif
2270
2271 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
2272                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2273 {
2274         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
2275         enum zone_type i;
2276
2277         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2278                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2279                                                                 zones_size);
2280         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
2281
2282         realtotalpages = totalpages;
2283         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2284                 realtotalpages -=
2285                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2286                                                                 zholes_size);
2287         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
2288         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
2289                                                         realtotalpages);
2290 }
2291
2292 /*
2293  * Set up the zone data structures:
2294  *   - mark all pages reserved
2295  *   - mark all memory queues empty
2296  *   - clear the memory bitmaps
2297  */
2298 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2299                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2300 {
2301         enum zone_type j;
2302         int nid = pgdat->node_id;
2303         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2304         int ret;
2305
2306         pgdat_resize_init(pgdat);
2307         pgdat->nr_zones = 0;
2308         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2309         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2310         
2311         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2312                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2313                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
2314
2315                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
2316                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
2317                                                                 zholes_size);
2318
2319                 /*
2320                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
2321                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
2322                  * and per-cpu initialisations
2323                  */
2324                 memmap_pages = (size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
2325                 if (realsize >= memmap_pages) {
2326                         realsize -= memmap_pages;
2327                         printk(KERN_DEBUG
2328                                 "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
2329                                 zone_names[j], memmap_pages);
2330                 } else
2331                         printk(KERN_WARNING
2332                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
2333                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
2334
2335                 /* Account for reserved DMA pages */
2336                 if (j == ZONE_DMA && realsize > dma_reserve) {
2337                         realsize -= dma_reserve;
2338                         printk(KERN_DEBUG "  DMA zone: %lu pages reserved\n",
2339                                                                 dma_reserve);
2340                 }
2341
2342                 if (!is_highmem_idx(j))
2343                         nr_kernel_pages += realsize;
2344                 nr_all_pages += realsize;
2345
2346                 zone->spanned_pages = size;
2347                 zone->present_pages = realsize;
2348 #ifdef CONFIG_NUMA
2349                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2350                                                 / 100;
2351                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2352 #endif
2353                 zone->name = zone_names[j];
2354                 spin_lock_init(&zone->lock);
2355                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2356                 zone_seqlock_init(zone);
2357                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2358                 zone->free_pages = 0;
2359
2360                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2361
2362                 zone_pcp_init(zone);
2363                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2364                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2365                 zone->nr_scan_active = 0;
2366                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2367                 zone->nr_active = 0;
2368                 zone->nr_inactive = 0;
2369                 zap_zone_vm_stats(zone);
2370                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2371                 if (!size)
2372                         continue;
2373
2374                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2375                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2376                 BUG_ON(ret);
2377                 zone_start_pfn += size;
2378         }
2379 }
2380
2381 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2382 {
2383         /* Skip empty nodes */
2384         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2385                 return;
2386
2387 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2388         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2389         if (!pgdat->node_mem_map) {
2390                 unsigned long size, start, end;
2391                 struct page *map;
2392
2393                 /*
2394                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2395                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2396                  * for the buddy allocator to function correctly.
2397                  */
2398                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2399                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2400                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2401                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2402                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2403                 if (!map)
2404                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2405                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2406         }
2407 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2408         /*
2409          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2410          */
2411         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
2412                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2413 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2414                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
2415                         mem_map -= pgdat->node_start_pfn;
2416 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
2417         }
2418 #endif
2419 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2420 }
2421
2422 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2423                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2424                 unsigned long *zholes_size)
2425 {
2426         pgdat->node_id = nid;
2427         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2428         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2429
2430         alloc_node_mem_map(pgdat);
2431
2432         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2433 }
2434
2435 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2436 /**
2437  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
2438  * @nid: The node ID the range resides on
2439  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
2440  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
2441  *
2442  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
2443  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
2444  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
2445  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
2446  * the range being registered will be merged with existing ranges.
2447  */
2448 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
2449                                                 unsigned long end_pfn)
2450 {
2451         int i;
2452
2453         printk(KERN_DEBUG "Entering add_active_range(%d, %lu, %lu) "
2454                           "%d entries of %d used\n",
2455                           nid, start_pfn, end_pfn,
2456                           nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
2457
2458         /* Merge with existing active regions if possible */
2459         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2460                 if (early_node_map[i].nid != nid)
2461                         continue;
2462
2463                 /* Skip if an existing region covers this new one */
2464                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
2465                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
2466                         return;
2467
2468                 /* Merge forward if suitable */
2469                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
2470                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
2471                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
2472                         return;
2473                 }
2474
2475                 /* Merge backward if suitable */
2476                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
2477                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
2478                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
2479                         return;
2480                 }
2481         }
2482
2483         /* Check that early_node_map is large enough */
2484         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
2485                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
2486                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
2487                 return;
2488         }
2489
2490         early_node_map[i].nid = nid;
2491         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
2492         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
2493         nr_nodemap_entries = i + 1;
2494 }
2495
2496 /**
2497  * shrink_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
2498  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
2499  * @old_end_pfn: The old end PFN of the range
2500  * @new_end_pfn: The new PFN of the range
2501  *
2502  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
2503  * The map is kept at the end physical page range that has already been
2504  * registered with add_active_range(). This function allows an arch to shrink
2505  * an existing registered range.
2506  */
2507 void __init shrink_active_range(unsigned int nid, unsigned long old_end_pfn,
2508                                                 unsigned long new_end_pfn)
2509 {
2510         int i;
2511
2512         /* Find the old active region end and shrink */
2513         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2514                 if (early_node_map[i].end_pfn == old_end_pfn) {
2515                         early_node_map[i].end_pfn = new_end_pfn;
2516                         break;
2517                 }
2518 }
2519
2520 /**
2521  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
2522  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
2523  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
2524  * all currently registered regions.
2525  */
2526 void __init remove_all_active_ranges()
2527 {
2528         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
2529         nr_nodemap_entries = 0;
2530 }
2531
2532 /* Compare two active node_active_regions */
2533 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
2534 {
2535         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
2536         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
2537
2538         /* Done this way to avoid overflows */
2539         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
2540                 return 1;
2541         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
2542                 return -1;
2543
2544         return 0;
2545 }
2546
2547 /* sort the node_map by start_pfn */
2548 static void __init sort_node_map(void)
2549 {
2550         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
2551                         sizeof(struct node_active_region),
2552                         cmp_node_active_region, NULL);
2553 }
2554
2555 /* Find the lowest pfn for a node. This depends on a sorted early_node_map */
2556 unsigned long __init find_min_pfn_for_node(unsigned long nid)
2557 {
2558         int i;
2559
2560         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
2561         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2562                 return early_node_map[i].start_pfn;
2563
2564         printk(KERN_WARNING "Could not find start_pfn for node %lu\n", nid);
2565         return 0;
2566 }
2567
2568 /**
2569  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
2570  *
2571  * It returns the minimum PFN based on information provided via
2572  * add_active_range()
2573  */
2574 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
2575 {
2576         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
2577 }
2578
2579 /**
2580  * find_max_pfn_with_active_regions - Find the maximum PFN registered
2581  *
2582  * It returns the maximum PFN based on information provided via
2583  * add_active_range()
2584  */
2585 unsigned long __init find_max_pfn_with_active_regions(void)
2586 {
2587         int i;
2588         unsigned long max_pfn = 0;
2589
2590         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2591                 max_pfn = max(max_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2592
2593         return max_pfn;
2594 }
2595
2596 /**
2597  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
2598  * @arch_max_dma_pfn: The maximum PFN usable for ZONE_DMA
2599  * @arch_max_dma32_pfn: The maximum PFN usable for ZONE_DMA32
2600  * @arch_max_low_pfn: The maximum PFN usable for ZONE_NORMAL
2601  * @arch_max_high_pfn: The maximum PFN usable for ZONE_HIGHMEM
2602  *
2603  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
2604  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
2605  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
2606  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
2607  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
2608  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
2609  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
2610  * at arch_max_dma_pfn.
2611  */
2612 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
2613 {
2614         unsigned long nid;
2615         enum zone_type i;
2616
2617         /* Record where the zone boundaries are */
2618         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
2619                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
2620         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
2621                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
2622         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
2623         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
2624         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2625                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
2626                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
2627                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
2628                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
2629         }
2630
2631         /* Regions in the early_node_map can be in any order */
2632         sort_node_map();
2633
2634         /* Print out the zone ranges */
2635         printk("Zone PFN ranges:\n");
2636         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2637                 printk("  %-8s %8lu -> %8lu\n",
2638                                 zone_names[i],
2639                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
2640                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
2641
2642         /* Print out the early_node_map[] */
2643         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
2644         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2645                 printk("  %3d: %8lu -> %8lu\n", early_node_map[i].nid,
2646                                                 early_node_map[i].start_pfn,
2647                                                 early_node_map[i].end_pfn);
2648
2649         /* Initialise every node */
2650         for_each_online_node(nid) {
2651                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2652                 free_area_init_node(nid, pgdat, NULL,
2653                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
2654         }
2655 }
2656 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
2657
2658 /**
2659  * set_dma_reserve - Account the specified number of pages reserved in ZONE_DMA
2660  * @new_dma_reserve - The number of pages to mark reserved
2661  *
2662  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
2663  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
2664  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
2665  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in
2666  * ZONE_DMA. The effect will be lower watermarks and smaller per-cpu batchsize
2667  */
2668 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
2669 {
2670         dma_reserve = new_dma_reserve;
2671 }
2672
2673 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2674 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2675 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2676
2677 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2678 #endif
2679
2680 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2681 {
2682         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2683                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2684 }
2685
2686 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2687 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2688                                  unsigned long action, void *hcpu)
2689 {
2690         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2691
2692         if (action == CPU_DEAD) {
2693                 local_irq_disable();
2694                 __drain_pages(cpu);
2695                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2696                 local_irq_enable();
2697                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2698         }
2699         return NOTIFY_OK;
2700 }
2701 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2702
2703 void __init page_alloc_init(void)
2704 {
2705         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2706 }
2707
2708 /*
2709  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2710  *      or min_free_kbytes changes.
2711  */
2712 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2713 {
2714         struct pglist_data *pgdat;
2715         unsigned long reserve_pages = 0;
2716         enum zone_type i, j;
2717
2718         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2719                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2720                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2721                         unsigned long max = 0;
2722
2723                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2724                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2725                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2726                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2727                         }
2728
2729                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2730                         max += zone->pages_high;
2731
2732                         if (max > zone->present_pages)
2733                                 max = zone->present_pages;
2734                         reserve_pages += max;
2735                 }
2736         }
2737         totalreserve_pages = reserve_pages;
2738 }
2739
2740 /*
2741  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2742  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2743  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2744  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2745  */
2746 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2747 {
2748         struct pglist_data *pgdat;
2749         enum zone_type j, idx;
2750
2751         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2752                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2753                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2754                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2755
2756                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2757
2758                         idx = j;
2759                         while (idx) {
2760                                 struct zone *lower_zone;
2761
2762                                 idx--;
2763
2764                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2765                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2766
2767                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2768                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2769                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2770                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2771                         }
2772                 }
2773         }
2774
2775         /* update totalreserve_pages */
2776         calculate_totalreserve_pages();
2777 }
2778
2779 /*
2780  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2781  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2782  *      with respect to min_free_kbytes.
2783  */
2784 void setup_per_zone_pages_min(void)
2785 {
2786         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2787         unsigned long lowmem_pages = 0;
2788         struct zone *zone;
2789         unsigned long flags;
2790
2791         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2792         for_each_zone(zone) {
2793                 if (!is_highmem(zone))
2794                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2795         }
2796
2797         for_each_zone(zone) {
2798                 u64 tmp;
2799
2800                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2801                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2802                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2803                 if (is_highmem(zone)) {
2804                         /*
2805                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2806                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2807                          * value here.
2808                          *
2809                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2810                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2811                          * not be capped for highmem.
2812                          */
2813                         int min_pages;
2814
2815                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2816                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2817                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2818                         if (min_pages > 128)
2819                                 min_pages = 128;
2820                         zone->pages_min = min_pages;
2821                 } else {
2822                         /*
2823                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2824                          * proportionate to the zone's size.
2825                          */
2826                         zone->pages_min = tmp;
2827                 }
2828
2829                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2830                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2831                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2832         }
2833
2834         /* update totalreserve_pages */
2835         calculate_totalreserve_pages();
2836 }
2837
2838 /*
2839  * Initialise min_free_kbytes.
2840  *
2841  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2842  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2843  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2844  *
2845  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2846  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2847  *
2848  * which yields
2849  *
2850  * 16MB:        512k
2851  * 32MB:        724k
2852  * 64MB:        1024k
2853  * 128MB:       1448k
2854  * 256MB:       2048k
2855  * 512MB:       2896k
2856  * 1024MB:      4096k
2857  * 2048MB:      5792k
2858  * 4096MB:      8192k
2859  * 8192MB:      11584k
2860  * 16384MB:     16384k
2861  */
2862 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2863 {
2864         unsigned long lowmem_kbytes;
2865
2866         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2867
2868         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2869         if (min_free_kbytes < 128)
2870                 min_free_kbytes = 128;
2871         if (min_free_kbytes > 65536)
2872                 min_free_kbytes = 65536;
2873         setup_per_zone_pages_min();
2874         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2875         return 0;
2876 }
2877 module_init(init_per_zone_pages_min)
2878
2879 /*
2880  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2881  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2882  *      changes.
2883  */
2884 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2885         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2886 {
2887         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2888         setup_per_zone_pages_min();
2889         return 0;
2890 }
2891
2892 #ifdef CONFIG_NUMA
2893 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2894         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2895 {
2896         struct zone *zone;
2897         int rc;
2898
2899         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2900         if (rc)
2901                 return rc;
2902
2903         for_each_zone(zone)
2904                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
2905                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2906         return 0;
2907 }
2908
2909 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2910         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2911 {
2912         struct zone *zone;
2913         int rc;
2914
2915         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2916         if (rc)
2917                 return rc;
2918
2919         for_each_zone(zone)
2920                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
2921                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2922         return 0;
2923 }
2924 #endif
2925
2926 /*
2927  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2928  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2929  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2930  *
2931  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2932  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2933  * if in function of the boot time zone sizes.
2934  */
2935 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2936         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2937 {
2938         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2939         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2940         return 0;
2941 }
2942
2943 /*
2944  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2945  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2946  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2947  */
2948
2949 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2950         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2951 {
2952         struct zone *zone;
2953         unsigned int cpu;
2954         int ret;
2955
2956         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2957         if (!write || (ret == -EINVAL))
2958                 return ret;
2959         for_each_zone(zone) {
2960                 for_each_online_cpu(cpu) {
2961                         unsigned long  high;
2962                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2963                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2964                 }
2965         }
2966         return 0;
2967 }
2968
2969 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2970
2971 #ifdef CONFIG_NUMA
2972 static int __init set_hashdist(char *str)
2973 {
2974         if (!str)
2975                 return 0;
2976         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2977         return 1;
2978 }
2979 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2980 #endif
2981
2982 /*
2983  * allocate a large system hash table from bootmem
2984  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2985  *   quantity of entries
2986  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2987  */
2988 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2989                                      unsigned long bucketsize,
2990                                      unsigned long numentries,
2991                                      int scale,
2992                                      int flags,
2993                                      unsigned int *_hash_shift,
2994                                      unsigned int *_hash_mask,
2995                                      unsigned long limit)
2996 {
2997         unsigned long long max = limit;
2998         unsigned long log2qty, size;
2999         void *table = NULL;
3000
3001         /* allow the kernel cmdline to have a say */
3002         if (!numentries) {
3003                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
3004                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
3005                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
3006                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
3007                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
3008
3009                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
3010                 if (scale > PAGE_SHIFT)
3011                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
3012                 else
3013                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
3014         }
3015         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
3016
3017         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
3018         if (max == 0) {
3019                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
3020                 do_div(max, bucketsize);
3021         }
3022
3023         if (numentries > max)
3024                 numentries = max;
3025
3026         log2qty = long_log2(numentries);
3027
3028         do {
3029                 size = bucketsize << log2qty;
3030                 if (flags & HASH_EARLY)
3031                         table = alloc_bootmem(size);
3032                 else if (hashdist)
3033                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
3034                 else {
3035                         unsigned long order;
3036                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
3037                                 ;
3038                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
3039                 }
3040         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
3041
3042         if (!table)
3043                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
3044
3045         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
3046                tablename,
3047                (1U << log2qty),
3048                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
3049                size);
3050
3051         if (_hash_shift)
3052                 *_hash_shift = log2qty;
3053         if (_hash_mask)
3054                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
3055
3056         return table;
3057 }
3058
3059 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
3060 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
3061 {
3062         return __pfn_to_page(pfn);
3063 }
3064 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
3065 {
3066         return __page_to_pfn(page);
3067 }
3068 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
3069 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
3070 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */