mm: ZERO_PAGE without PTE_SPECIAL
[safe/jmp/linux-2.6] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51 #include <trace/events/kmem.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55 #include "internal.h"
56
57 /*
58  * Array of node states.
59  */
60 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
61         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
62         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifndef CONFIG_NUMA
64         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
66         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif
68         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
69 #endif  /* NUMA */
70 };
71 EXPORT_SYMBOL(node_states);
72
73 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
74 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
75 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
76 int percpu_pagelist_fraction;
77 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
78
79 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
80 int pageblock_order __read_mostly;
81 #endif
82
83 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
84
85 /*
86  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
87  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
88  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
89  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
90  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
91  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
92  *
93  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
94  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
95  */
96 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
97 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
98          256,
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
101          256,
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
104          32,
105 #endif
106          32,
107 };
108
109 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
110
111 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
112 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
113          "DMA",
114 #endif
115 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
116          "DMA32",
117 #endif
118          "Normal",
119 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
120          "HighMem",
121 #endif
122          "Movable",
123 };
124
125 int min_free_kbytes = 1024;
126
127 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
128 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
129 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
130
131 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
132   /*
133    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
134    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
135    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
136    * so the number of times add_active_range() can be called is
137    * related to the number of nodes and the number of holes
138    */
139   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
140     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
141     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
142   #else
143     #if MAX_NUMNODES >= 32
144       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
145       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
146     #else
147       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
148       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
149     #endif
150   #endif
151
152   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
153   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
156   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
157   static unsigned long __initdata required_movablecore;
158   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
159
160   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
161   int movable_zone;
162   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
163 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
164
165 #if MAX_NUMNODES > 1
166 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
167 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
168 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
169 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
170 #endif
171
172 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
173
174 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
175 {
176
177         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
178                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
179
180         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
181                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
182 }
183
184 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
185
186 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
187 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
188 {
189         int ret = 0;
190         unsigned seq;
191         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
192
193         do {
194                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
195                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
196                         ret = 1;
197                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
198                         ret = 1;
199         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
200
201         return ret;
202 }
203
204 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
205 {
206         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
207                 return 0;
208         if (zone != page_zone(page))
209                 return 0;
210
211         return 1;
212 }
213 /*
214  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
215  */
216 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
217 {
218         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
219                 return 1;
220         if (!page_is_consistent(zone, page))
221                 return 1;
222
223         return 0;
224 }
225 #else
226 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
227 {
228         return 0;
229 }
230 #endif
231
232 static void bad_page(struct page *page)
233 {
234         static unsigned long resume;
235         static unsigned long nr_shown;
236         static unsigned long nr_unshown;
237
238         /*
239          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
240          * or allow a steady drip of one report per second.
241          */
242         if (nr_shown == 60) {
243                 if (time_before(jiffies, resume)) {
244                         nr_unshown++;
245                         goto out;
246                 }
247                 if (nr_unshown) {
248                         printk(KERN_ALERT
249                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
250                                 nr_unshown);
251                         nr_unshown = 0;
252                 }
253                 nr_shown = 0;
254         }
255         if (nr_shown++ == 0)
256                 resume = jiffies + 60 * HZ;
257
258         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
259                 current->comm, page_to_pfn(page));
260         printk(KERN_ALERT
261                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
262                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
263                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
264
265         dump_stack();
266 out:
267         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
268         __ClearPageBuddy(page);
269         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
270 }
271
272 /*
273  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
274  *
275  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
276  *
277  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
278  *
279  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
280  * the head page (even the head page has this).
281  *
282  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
283  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
284  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
285  */
286
287 static void free_compound_page(struct page *page)
288 {
289         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
290 }
291
292 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
293 {
294         int i;
295         int nr_pages = 1 << order;
296
297         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
298         set_compound_order(page, order);
299         __SetPageHead(page);
300         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
301                 struct page *p = page + i;
302
303                 __SetPageTail(p);
304                 p->first_page = page;
305         }
306 }
307
308 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
309 {
310         int i;
311         int nr_pages = 1 << order;
312         int bad = 0;
313
314         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
315             unlikely(!PageHead(page))) {
316                 bad_page(page);
317                 bad++;
318         }
319
320         __ClearPageHead(page);
321
322         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
323                 struct page *p = page + i;
324
325                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
326                         bad_page(page);
327                         bad++;
328                 }
329                 __ClearPageTail(p);
330         }
331
332         return bad;
333 }
334
335 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
336 {
337         int i;
338
339         /*
340          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
341          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
342          */
343         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
344         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
345                 clear_highpage(page + i);
346 }
347
348 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
349 {
350         set_page_private(page, order);
351         __SetPageBuddy(page);
352 }
353
354 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
355 {
356         __ClearPageBuddy(page);
357         set_page_private(page, 0);
358 }
359
360 /*
361  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
362  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
363  *
364  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
365  * the following equation:
366  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
367  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
368  * 1 buddy is #10:
369  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
370  *
371  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
372  * satisfies the following equation:
373  *     P = B & ~(1 << O)
374  *
375  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
376  */
377 static inline struct page *
378 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
379 {
380         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
381
382         return page + (buddy_idx - page_idx);
383 }
384
385 static inline unsigned long
386 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
387 {
388         return (page_idx & ~(1 << order));
389 }
390
391 /*
392  * This function checks whether a page is free && is the buddy
393  * we can do coalesce a page and its buddy if
394  * (a) the buddy is not in a hole &&
395  * (b) the buddy is in the buddy system &&
396  * (c) a page and its buddy have the same order &&
397  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
398  *
399  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
400  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
401  *
402  * For recording page's order, we use page_private(page).
403  */
404 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
405                                                                 int order)
406 {
407         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
408                 return 0;
409
410         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
411                 return 0;
412
413         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
414                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
415                 return 1;
416         }
417         return 0;
418 }
419
420 /*
421  * Freeing function for a buddy system allocator.
422  *
423  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
424  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
425  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
426  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
427  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
428  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
429  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
430  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
431  * parts of the VM system.
432  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
433  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
434  * order is recorded in page_private(page) field.
435  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
436  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
437  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
438  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
439  * triggers coalescing into a block of larger size.            
440  *
441  * -- wli
442  */
443
444 static inline void __free_one_page(struct page *page,
445                 struct zone *zone, unsigned int order,
446                 int migratetype)
447 {
448         unsigned long page_idx;
449
450         if (unlikely(PageCompound(page)))
451                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
452                         return;
453
454         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
455
456         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
457
458         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
459         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
460
461         while (order < MAX_ORDER-1) {
462                 unsigned long combined_idx;
463                 struct page *buddy;
464
465                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
466                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
467                         break;
468
469                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
470                 list_del(&buddy->lru);
471                 zone->free_area[order].nr_free--;
472                 rmv_page_order(buddy);
473                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
474                 page = page + (combined_idx - page_idx);
475                 page_idx = combined_idx;
476                 order++;
477         }
478         set_page_order(page, order);
479         list_add(&page->lru,
480                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
481         zone->free_area[order].nr_free++;
482 }
483
484 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
485 /*
486  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
487  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
488  * free_pages_check() will verify...
489  */
490 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
491 {
492         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
493         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
494 }
495 #else
496 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
497 #endif
498
499 static inline int free_pages_check(struct page *page)
500 {
501         if (unlikely(page_mapcount(page) |
502                 (page->mapping != NULL)  |
503                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
504                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
505                 bad_page(page);
506                 return 1;
507         }
508         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
509                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
510         return 0;
511 }
512
513 /*
514  * Frees a number of pages from the PCP lists
515  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
516  * count is the number of pages to free.
517  *
518  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
519  * see if this freeing clears that state.
520  *
521  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
522  * pinned" detection logic.
523  */
524 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
525                                         struct per_cpu_pages *pcp)
526 {
527         int migratetype = 0;
528         int batch_free = 0;
529
530         spin_lock(&zone->lock);
531         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
532         zone->pages_scanned = 0;
533
534         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
535         while (count) {
536                 struct page *page;
537                 struct list_head *list;
538
539                 /*
540                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
541                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
542                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
543                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
544                  * lists
545                  */
546                 do {
547                         batch_free++;
548                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
549                                 migratetype = 0;
550                         list = &pcp->lists[migratetype];
551                 } while (list_empty(list));
552
553                 do {
554                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
555                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
556                         list_del(&page->lru);
557                         __free_one_page(page, zone, 0, migratetype);
558                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, migratetype);
559                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
560         }
561         spin_unlock(&zone->lock);
562 }
563
564 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
565                                 int migratetype)
566 {
567         spin_lock(&zone->lock);
568         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
569         zone->pages_scanned = 0;
570
571         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
572         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
573         spin_unlock(&zone->lock);
574 }
575
576 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
577 {
578         unsigned long flags;
579         int i;
580         int bad = 0;
581         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
582
583         kmemcheck_free_shadow(page, order);
584
585         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
586                 bad += free_pages_check(page + i);
587         if (bad)
588                 return;
589
590         if (!PageHighMem(page)) {
591                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
592                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
593                                            PAGE_SIZE << order);
594         }
595         arch_free_page(page, order);
596         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
597
598         local_irq_save(flags);
599         if (unlikely(wasMlocked))
600                 free_page_mlock(page);
601         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
602         free_one_page(page_zone(page), page, order,
603                                         get_pageblock_migratetype(page));
604         local_irq_restore(flags);
605 }
606
607 /*
608  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
609  */
610 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
611 {
612         if (order == 0) {
613                 __ClearPageReserved(page);
614                 set_page_count(page, 0);
615                 set_page_refcounted(page);
616                 __free_page(page);
617         } else {
618                 int loop;
619
620                 prefetchw(page);
621                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
622                         struct page *p = &page[loop];
623
624                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
625                                 prefetchw(p + 1);
626                         __ClearPageReserved(p);
627                         set_page_count(p, 0);
628                 }
629
630                 set_page_refcounted(page);
631                 __free_pages(page, order);
632         }
633 }
634
635
636 /*
637  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
638  * Please do not alter this order without good reasons and regression
639  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
640  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
641  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
642  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
643  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
644  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
645  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
646  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
647  *
648  * -- wli
649  */
650 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
651         int low, int high, struct free_area *area,
652         int migratetype)
653 {
654         unsigned long size = 1 << high;
655
656         while (high > low) {
657                 area--;
658                 high--;
659                 size >>= 1;
660                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
661                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
662                 area->nr_free++;
663                 set_page_order(&page[size], high);
664         }
665 }
666
667 /*
668  * This page is about to be returned from the page allocator
669  */
670 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
671 {
672         if (unlikely(page_mapcount(page) |
673                 (page->mapping != NULL)  |
674                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
675                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
676                 bad_page(page);
677                 return 1;
678         }
679
680         set_page_private(page, 0);
681         set_page_refcounted(page);
682
683         arch_alloc_page(page, order);
684         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
685
686         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
687                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
688
689         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
690                 prep_compound_page(page, order);
691
692         return 0;
693 }
694
695 /*
696  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
697  * the smallest available page from the freelists
698  */
699 static inline
700 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
701                                                 int migratetype)
702 {
703         unsigned int current_order;
704         struct free_area * area;
705         struct page *page;
706
707         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
708         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
709                 area = &(zone->free_area[current_order]);
710                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
711                         continue;
712
713                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
714                                                         struct page, lru);
715                 list_del(&page->lru);
716                 rmv_page_order(page);
717                 area->nr_free--;
718                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
719                 return page;
720         }
721
722         return NULL;
723 }
724
725
726 /*
727  * This array describes the order lists are fallen back to when
728  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
729  */
730 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
731         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
732         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
733         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
734         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
735 };
736
737 /*
738  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
739  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
740  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
741  */
742 static int move_freepages(struct zone *zone,
743                           struct page *start_page, struct page *end_page,
744                           int migratetype)
745 {
746         struct page *page;
747         unsigned long order;
748         int pages_moved = 0;
749
750 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
751         /*
752          * page_zone is not safe to call in this context when
753          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
754          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
755          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
756          * grouping pages by mobility
757          */
758         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
759 #endif
760
761         for (page = start_page; page <= end_page;) {
762                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
763                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
764
765                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
766                         page++;
767                         continue;
768                 }
769
770                 if (!PageBuddy(page)) {
771                         page++;
772                         continue;
773                 }
774
775                 order = page_order(page);
776                 list_del(&page->lru);
777                 list_add(&page->lru,
778                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
779                 page += 1 << order;
780                 pages_moved += 1 << order;
781         }
782
783         return pages_moved;
784 }
785
786 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
787                                 int migratetype)
788 {
789         unsigned long start_pfn, end_pfn;
790         struct page *start_page, *end_page;
791
792         start_pfn = page_to_pfn(page);
793         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
794         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
795         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
796         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
797
798         /* Do not cross zone boundaries */
799         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
800                 start_page = page;
801         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
802                 return 0;
803
804         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
805 }
806
807 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
808                                         int start_order, int migratetype)
809 {
810         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
811
812         while (nr_pageblocks--) {
813                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
814                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
815         }
816 }
817
818 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
819 static inline struct page *
820 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
821 {
822         struct free_area * area;
823         int current_order;
824         struct page *page;
825         int migratetype, i;
826
827         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
828         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
829                                                 --current_order) {
830                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
831                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
832
833                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
834                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
835                                 continue;
836
837                         area = &(zone->free_area[current_order]);
838                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
839                                 continue;
840
841                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
842                                         struct page, lru);
843                         area->nr_free--;
844
845                         /*
846                          * If breaking a large block of pages, move all free
847                          * pages to the preferred allocation list. If falling
848                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
849                          * agressive about taking ownership of free pages
850                          */
851                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
852                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
853                                         page_group_by_mobility_disabled) {
854                                 unsigned long pages;
855                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
856                                                                 start_migratetype);
857
858                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
859                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
860                                                 page_group_by_mobility_disabled)
861                                         set_pageblock_migratetype(page,
862                                                                 start_migratetype);
863
864                                 migratetype = start_migratetype;
865                         }
866
867                         /* Remove the page from the freelists */
868                         list_del(&page->lru);
869                         rmv_page_order(page);
870
871                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
872                         if (current_order >= pageblock_order)
873                                 change_pageblock_range(page, current_order,
874                                                         start_migratetype);
875
876                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
877
878                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
879                                 start_migratetype, migratetype);
880
881                         return page;
882                 }
883         }
884
885         return NULL;
886 }
887
888 /*
889  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
890  * Call me with the zone->lock already held.
891  */
892 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
893                                                 int migratetype)
894 {
895         struct page *page;
896
897 retry_reserve:
898         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
899
900         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
901                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
902
903                 /*
904                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
905                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
906                  * and we want just one call site
907                  */
908                 if (!page) {
909                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
910                         goto retry_reserve;
911                 }
912         }
913
914         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
915         return page;
916 }
917
918 /* 
919  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
920  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
921  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
922  */
923 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
924                         unsigned long count, struct list_head *list,
925                         int migratetype, int cold)
926 {
927         int i;
928         
929         spin_lock(&zone->lock);
930         for (i = 0; i < count; ++i) {
931                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
932                 if (unlikely(page == NULL))
933                         break;
934
935                 /*
936                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
937                  * in physical page order. The page is added to the callers and
938                  * list and the list head then moves forward. From the callers
939                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
940                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
941                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
942                  * properly.
943                  */
944                 if (likely(cold == 0))
945                         list_add(&page->lru, list);
946                 else
947                         list_add_tail(&page->lru, list);
948                 set_page_private(page, migratetype);
949                 list = &page->lru;
950         }
951         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
952         spin_unlock(&zone->lock);
953         return i;
954 }
955
956 #ifdef CONFIG_NUMA
957 /*
958  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
959  * currently executing processor on remote nodes after they have
960  * expired.
961  *
962  * Note that this function must be called with the thread pinned to
963  * a single processor.
964  */
965 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
966 {
967         unsigned long flags;
968         int to_drain;
969
970         local_irq_save(flags);
971         if (pcp->count >= pcp->batch)
972                 to_drain = pcp->batch;
973         else
974                 to_drain = pcp->count;
975         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
976         pcp->count -= to_drain;
977         local_irq_restore(flags);
978 }
979 #endif
980
981 /*
982  * Drain pages of the indicated processor.
983  *
984  * The processor must either be the current processor and the
985  * thread pinned to the current processor or a processor that
986  * is not online.
987  */
988 static void drain_pages(unsigned int cpu)
989 {
990         unsigned long flags;
991         struct zone *zone;
992
993         for_each_populated_zone(zone) {
994                 struct per_cpu_pageset *pset;
995                 struct per_cpu_pages *pcp;
996
997                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
998
999                 pcp = &pset->pcp;
1000                 local_irq_save(flags);
1001                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1002                 pcp->count = 0;
1003                 local_irq_restore(flags);
1004         }
1005 }
1006
1007 /*
1008  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1009  */
1010 void drain_local_pages(void *arg)
1011 {
1012         drain_pages(smp_processor_id());
1013 }
1014
1015 /*
1016  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1017  */
1018 void drain_all_pages(void)
1019 {
1020         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1021 }
1022
1023 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1024
1025 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1026 {
1027         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1028         unsigned long flags;
1029         int order, t;
1030         struct list_head *curr;
1031
1032         if (!zone->spanned_pages)
1033                 return;
1034
1035         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1036
1037         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1038         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1039                 if (pfn_valid(pfn)) {
1040                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1041
1042                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1043                                 swsusp_unset_page_free(page);
1044                 }
1045
1046         for_each_migratetype_order(order, t) {
1047                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1048                         unsigned long i;
1049
1050                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1051                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1052                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1053                 }
1054         }
1055         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1056 }
1057 #endif /* CONFIG_PM */
1058
1059 /*
1060  * Free a 0-order page
1061  */
1062 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1063 {
1064         struct zone *zone = page_zone(page);
1065         struct per_cpu_pages *pcp;
1066         unsigned long flags;
1067         int migratetype;
1068         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1069
1070         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1071
1072         if (PageAnon(page))
1073                 page->mapping = NULL;
1074         if (free_pages_check(page))
1075                 return;
1076
1077         if (!PageHighMem(page)) {
1078                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1079                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1080         }
1081         arch_free_page(page, 0);
1082         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1083
1084         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1085         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1086         set_page_private(page, migratetype);
1087         local_irq_save(flags);
1088         if (unlikely(wasMlocked))
1089                 free_page_mlock(page);
1090         __count_vm_event(PGFREE);
1091
1092         /*
1093          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1094          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1095          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1096          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1097          * excessively into the page allocator
1098          */
1099         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1100                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1101                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1102                         goto out;
1103                 }
1104                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1105         }
1106
1107         if (cold)
1108                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1109         else
1110                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1111         pcp->count++;
1112         if (pcp->count >= pcp->high) {
1113                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1114                 pcp->count -= pcp->batch;
1115         }
1116
1117 out:
1118         local_irq_restore(flags);
1119         put_cpu();
1120 }
1121
1122 void free_hot_page(struct page *page)
1123 {
1124         trace_mm_page_free_direct(page, 0);
1125         free_hot_cold_page(page, 0);
1126 }
1127         
1128 /*
1129  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1130  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1131  * Each sub-page must be freed individually.
1132  *
1133  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1134  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1135  */
1136 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1137 {
1138         int i;
1139
1140         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1141         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1142
1143 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1144         /*
1145          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1146          * otherwise free the whole shadow.
1147          */
1148         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1149                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1150 #endif
1151
1152         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1153                 set_page_refcounted(page + i);
1154 }
1155
1156 /*
1157  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1158  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1159  * or two.
1160  */
1161 static inline
1162 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1163                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1164                         int migratetype)
1165 {
1166         unsigned long flags;
1167         struct page *page;
1168         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1169         int cpu;
1170
1171 again:
1172         cpu  = get_cpu();
1173         if (likely(order == 0)) {
1174                 struct per_cpu_pages *pcp;
1175                 struct list_head *list;
1176
1177                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1178                 list = &pcp->lists[migratetype];
1179                 local_irq_save(flags);
1180                 if (list_empty(list)) {
1181                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1182                                         pcp->batch, list,
1183                                         migratetype, cold);
1184                         if (unlikely(list_empty(list)))
1185                                 goto failed;
1186                 }
1187
1188                 if (cold)
1189                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1190                 else
1191                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1192
1193                 list_del(&page->lru);
1194                 pcp->count--;
1195         } else {
1196                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1197                         /*
1198                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1199                          *
1200                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1201                          * properly detect and handle allocation failures.
1202                          *
1203                          * We most definitely don't want callers attempting to
1204                          * allocate greater than order-1 page units with
1205                          * __GFP_NOFAIL.
1206                          */
1207                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1208                 }
1209                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1210                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1211                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1212                 spin_unlock(&zone->lock);
1213                 if (!page)
1214                         goto failed;
1215         }
1216
1217         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1218         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1219         local_irq_restore(flags);
1220         put_cpu();
1221
1222         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1223         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1224                 goto again;
1225         return page;
1226
1227 failed:
1228         local_irq_restore(flags);
1229         put_cpu();
1230         return NULL;
1231 }
1232
1233 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1234 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1235 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1236 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1237 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1238
1239 /* Mask to get the watermark bits */
1240 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1241
1242 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1243 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1244 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1245
1246 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1247
1248 static struct fail_page_alloc_attr {
1249         struct fault_attr attr;
1250
1251         u32 ignore_gfp_highmem;
1252         u32 ignore_gfp_wait;
1253         u32 min_order;
1254
1255 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1256
1257         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1258         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1259         struct dentry *min_order_file;
1260
1261 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1262
1263 } fail_page_alloc = {
1264         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1265         .ignore_gfp_wait = 1,
1266         .ignore_gfp_highmem = 1,
1267         .min_order = 1,
1268 };
1269
1270 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1271 {
1272         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1273 }
1274 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1275
1276 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1277 {
1278         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1279                 return 0;
1280         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1281                 return 0;
1282         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1283                 return 0;
1284         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1285                 return 0;
1286
1287         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1288 }
1289
1290 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1291
1292 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1293 {
1294         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1295         struct dentry *dir;
1296         int err;
1297
1298         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1299                                        "fail_page_alloc");
1300         if (err)
1301                 return err;
1302         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1303
1304         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1305                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1306                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1307
1308         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1309                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1310                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1311         fail_page_alloc.min_order_file =
1312                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1313                                    &fail_page_alloc.min_order);
1314
1315         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1316             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1317             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1318                 err = -ENOMEM;
1319                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1320                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1321                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1322                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1323         }
1324
1325         return err;
1326 }
1327
1328 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1329
1330 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1331
1332 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1333
1334 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1335 {
1336         return 0;
1337 }
1338
1339 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1340
1341 /*
1342  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1343  * of the allocation.
1344  */
1345 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1346                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1347 {
1348         /* free_pages my go negative - that's OK */
1349         long min = mark;
1350         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1351         int o;
1352
1353         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1354                 min -= min / 2;
1355         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1356                 min -= min / 4;
1357
1358         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1359                 return 0;
1360         for (o = 0; o < order; o++) {
1361                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1362                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1363
1364                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1365                 min >>= 1;
1366
1367                 if (free_pages <= min)
1368                         return 0;
1369         }
1370         return 1;
1371 }
1372
1373 #ifdef CONFIG_NUMA
1374 /*
1375  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1376  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1377  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1378  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1379  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1380  *
1381  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1382  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1383  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1384  *
1385  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1386  * nothing and returns NULL.
1387  *
1388  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1389  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1390  *
1391  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1392  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1393  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1394  * quickly as we can.
1395  */
1396 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1397 {
1398         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1399         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1400
1401         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1402         if (!zlc)
1403                 return NULL;
1404
1405         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1406                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1407                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1408         }
1409
1410         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1411                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1412                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1413         return allowednodes;
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1418  * if it is worth looking at further for free memory:
1419  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1420  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1421  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1422  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1423  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1424  * else return false (zero) if it is not.
1425  *
1426  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1427  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1428  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1429  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1430  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1431  * into the second scan of the zonelist.
1432  *
1433  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1434  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1435  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1436  * unturned looking for a free page.
1437  */
1438 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1439                                                 nodemask_t *allowednodes)
1440 {
1441         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1442         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1443         int n;                          /* node that zone *z is on */
1444
1445         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1446         if (!zlc)
1447                 return 1;
1448
1449         i = z - zonelist->_zonerefs;
1450         n = zlc->z_to_n[i];
1451
1452         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1453         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1458  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1459  * from that zone don't waste time re-examining it.
1460  */
1461 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1462 {
1463         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1464         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1465
1466         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1467         if (!zlc)
1468                 return;
1469
1470         i = z - zonelist->_zonerefs;
1471
1472         set_bit(i, zlc->fullzones);
1473 }
1474
1475 #else   /* CONFIG_NUMA */
1476
1477 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1478 {
1479         return NULL;
1480 }
1481
1482 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1483                                 nodemask_t *allowednodes)
1484 {
1485         return 1;
1486 }
1487
1488 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1489 {
1490 }
1491 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1492
1493 /*
1494  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1495  * a page.
1496  */
1497 static struct page *
1498 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1499                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1500                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1501 {
1502         struct zoneref *z;
1503         struct page *page = NULL;
1504         int classzone_idx;
1505         struct zone *zone;
1506         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1507         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1508         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1509
1510         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1511 zonelist_scan:
1512         /*
1513          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1514          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1515          */
1516         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1517                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1518                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1519                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1520                                 continue;
1521                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1522                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1523                                 goto try_next_zone;
1524
1525                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1526                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1527                         unsigned long mark;
1528                         int ret;
1529
1530                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1531                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1532                                     classzone_idx, alloc_flags))
1533                                 goto try_this_zone;
1534
1535                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1536                                 goto this_zone_full;
1537
1538                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1539                         switch (ret) {
1540                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1541                                 /* did not scan */
1542                                 goto try_next_zone;
1543                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1544                                 /* scanned but unreclaimable */
1545                                 goto this_zone_full;
1546                         default:
1547                                 /* did we reclaim enough */
1548                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1549                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1550                                         goto this_zone_full;
1551                         }
1552                 }
1553
1554 try_this_zone:
1555                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1556                                                 gfp_mask, migratetype);
1557                 if (page)
1558                         break;
1559 this_zone_full:
1560                 if (NUMA_BUILD)
1561                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1562 try_next_zone:
1563                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1564                         /*
1565                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1566                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1567                          */
1568                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1569                         zlc_active = 1;
1570                         did_zlc_setup = 1;
1571                 }
1572         }
1573
1574         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1575                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1576                 zlc_active = 0;
1577                 goto zonelist_scan;
1578         }
1579         return page;
1580 }
1581
1582 static inline int
1583 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1584                                 unsigned long pages_reclaimed)
1585 {
1586         /* Do not loop if specifically requested */
1587         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1588                 return 0;
1589
1590         /*
1591          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1592          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1593          * implementations.
1594          */
1595         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1596                 return 1;
1597
1598         /*
1599          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1600          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1601          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1602          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1603          * allocation still fails, we stop retrying.
1604          */
1605         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1606                 return 1;
1607
1608         /*
1609          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1610          * explicitly requests that.
1611          */
1612         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1613                 return 1;
1614
1615         return 0;
1616 }
1617
1618 static inline struct page *
1619 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1620         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1621         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1622         int migratetype)
1623 {
1624         struct page *page;
1625
1626         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1627         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1628                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1629                 return NULL;
1630         }
1631
1632         /*
1633          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1634          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1635          * we're still under heavy pressure.
1636          */
1637         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1638                 order, zonelist, high_zoneidx,
1639                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1640                 preferred_zone, migratetype);
1641         if (page)
1642                 goto out;
1643
1644         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1645         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1646                 goto out;
1647
1648         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1649         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1650
1651 out:
1652         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1653         return page;
1654 }
1655
1656 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1657 static inline struct page *
1658 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1659         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1660         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1661         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1662 {
1663         struct page *page = NULL;
1664         struct reclaim_state reclaim_state;
1665         struct task_struct *p = current;
1666
1667         cond_resched();
1668
1669         /* We now go into synchronous reclaim */
1670         cpuset_memory_pressure_bump();
1671         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1672         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1673         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1674         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1675
1676         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1677
1678         p->reclaim_state = NULL;
1679         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1680         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1681
1682         cond_resched();
1683
1684         if (order != 0)
1685                 drain_all_pages();
1686
1687         if (likely(*did_some_progress))
1688                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1689                                         zonelist, high_zoneidx,
1690                                         alloc_flags, preferred_zone,
1691                                         migratetype);
1692         return page;
1693 }
1694
1695 /*
1696  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1697  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1698  */
1699 static inline struct page *
1700 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1701         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1702         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1703         int migratetype)
1704 {
1705         struct page *page;
1706
1707         do {
1708                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1709                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1710                         preferred_zone, migratetype);
1711
1712                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1713                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1714         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1715
1716         return page;
1717 }
1718
1719 static inline
1720 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1721                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1722 {
1723         struct zoneref *z;
1724         struct zone *zone;
1725
1726         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1727                 wakeup_kswapd(zone, order);
1728 }
1729
1730 static inline int
1731 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1732 {
1733         struct task_struct *p = current;
1734         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1735         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1736
1737         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1738         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1739
1740         /*
1741          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1742          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1743          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1744          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1745          */
1746         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1747
1748         if (!wait) {
1749                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1750                 /*
1751                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1752                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1753                  */
1754                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1755         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1756                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1757
1758         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1759                 if (!in_interrupt() &&
1760                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1761                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1762                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1763         }
1764
1765         return alloc_flags;
1766 }
1767
1768 static inline struct page *
1769 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1770         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1771         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1772         int migratetype)
1773 {
1774         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1775         struct page *page = NULL;
1776         int alloc_flags;
1777         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1778         unsigned long did_some_progress;
1779         struct task_struct *p = current;
1780
1781         /*
1782          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1783          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1784          * be using allocators in order of preference for an area that is
1785          * too large.
1786          */
1787         if (order >= MAX_ORDER) {
1788                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1789                 return NULL;
1790         }
1791
1792         /*
1793          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1794          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1795          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1796          * using a larger set of nodes after it has established that the
1797          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1798          * over allocated.
1799          */
1800         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1801                 goto nopage;
1802
1803         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1804
1805 restart:
1806         /*
1807          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1808          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1809          * to how we want to proceed.
1810          */
1811         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1812
1813         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1814         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1815                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1816                         preferred_zone, migratetype);
1817         if (page)
1818                 goto got_pg;
1819
1820 rebalance:
1821         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1822         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1823                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1824                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1825                                 preferred_zone, migratetype);
1826                 if (page)
1827                         goto got_pg;
1828         }
1829
1830         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1831         if (!wait)
1832                 goto nopage;
1833
1834         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1835         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1836                 goto nopage;
1837
1838         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1839         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1840                 goto nopage;
1841
1842         /* Try direct reclaim and then allocating */
1843         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1844                                         zonelist, high_zoneidx,
1845                                         nodemask,
1846                                         alloc_flags, preferred_zone,
1847                                         migratetype, &did_some_progress);
1848         if (page)
1849                 goto got_pg;
1850
1851         /*
1852          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1853          * running out of options and have to consider going OOM
1854          */
1855         if (!did_some_progress) {
1856                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1857                         if (oom_killer_disabled)
1858                                 goto nopage;
1859                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1860                                         zonelist, high_zoneidx,
1861                                         nodemask, preferred_zone,
1862                                         migratetype);
1863                         if (page)
1864                                 goto got_pg;
1865
1866                         /*
1867                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1868                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1869                          * made, there are no other options and retrying is
1870                          * unlikely to help.
1871                          */
1872                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1873                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1874                                 goto nopage;
1875
1876                         goto restart;
1877                 }
1878         }
1879
1880         /* Check if we should retry the allocation */
1881         pages_reclaimed += did_some_progress;
1882         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1883                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1884                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1885                 goto rebalance;
1886         }
1887
1888 nopage:
1889         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1890                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1891                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1892                         p->comm, order, gfp_mask);
1893                 dump_stack();
1894                 show_mem();
1895         }
1896         return page;
1897 got_pg:
1898         if (kmemcheck_enabled)
1899                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1900         return page;
1901
1902 }
1903
1904 /*
1905  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1906  */
1907 struct page *
1908 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1909                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1910 {
1911         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1912         struct zone *preferred_zone;
1913         struct page *page;
1914         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1915
1916         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1917
1918         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1919
1920         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1921
1922         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1923                 return NULL;
1924
1925         /*
1926          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1927          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1928          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1929          */
1930         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1931                 return NULL;
1932
1933         /* The preferred zone is used for statistics later */
1934         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1935         if (!preferred_zone)
1936                 return NULL;
1937
1938         /* First allocation attempt */
1939         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1940                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1941                         preferred_zone, migratetype);
1942         if (unlikely(!page))
1943                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1944                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1945                                 preferred_zone, migratetype);
1946
1947         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
1948         return page;
1949 }
1950 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1951
1952 /*
1953  * Common helper functions.
1954  */
1955 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1956 {
1957         struct page *page;
1958
1959         /*
1960          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
1961          * a highmem page
1962          */
1963         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1964
1965         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1966         if (!page)
1967                 return 0;
1968         return (unsigned long) page_address(page);
1969 }
1970 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1971
1972 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1973 {
1974         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1975 }
1976 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1977
1978 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1979 {
1980         int i = pagevec_count(pvec);
1981
1982         while (--i >= 0) {
1983                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
1984                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1985         }
1986 }
1987
1988 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1989 {
1990         if (put_page_testzero(page)) {
1991                 trace_mm_page_free_direct(page, order);
1992                 if (order == 0)
1993                         free_hot_page(page);
1994                 else
1995                         __free_pages_ok(page, order);
1996         }
1997 }
1998
1999 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2000
2001 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2002 {
2003         if (addr != 0) {
2004                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2005                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2006         }
2007 }
2008
2009 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2010
2011 /**
2012  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2013  * @size: the number of bytes to allocate
2014  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2015  *
2016  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2017  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2018  * allocate memory in power-of-two pages.
2019  *
2020  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2021  *
2022  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2023  */
2024 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2025 {
2026         unsigned int order = get_order(size);
2027         unsigned long addr;
2028
2029         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2030         if (addr) {
2031                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2032                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2033
2034                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2035                 while (used < alloc_end) {
2036                         free_page(used);
2037                         used += PAGE_SIZE;
2038                 }
2039         }
2040
2041         return (void *)addr;
2042 }
2043 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2044
2045 /**
2046  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2047  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2048  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2049  *
2050  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2051  */
2052 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2053 {
2054         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2055         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2056
2057         while (addr < end) {
2058                 free_page(addr);
2059                 addr += PAGE_SIZE;
2060         }
2061 }
2062 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2063
2064 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2065 {
2066         struct zoneref *z;
2067         struct zone *zone;
2068
2069         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2070         unsigned int sum = 0;
2071
2072         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2073
2074         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2075                 unsigned long size = zone->present_pages;
2076                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2077                 if (size > high)
2078                         sum += size - high;
2079         }
2080
2081         return sum;
2082 }
2083
2084 /*
2085  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2086  */
2087 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2088 {
2089         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2090 }
2091 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2092
2093 /*
2094  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2095  */
2096 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2097 {
2098         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2099 }
2100
2101 static inline void show_node(struct zone *zone)
2102 {
2103         if (NUMA_BUILD)
2104                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2105 }
2106
2107 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2108 {
2109         val->totalram = totalram_pages;
2110         val->sharedram = 0;
2111         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2112         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2113         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2114         val->freehigh = nr_free_highpages();
2115         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2116 }
2117
2118 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2119
2120 #ifdef CONFIG_NUMA
2121 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2122 {
2123         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2124
2125         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2126         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2127 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2128         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2129         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2130                         NR_FREE_PAGES);
2131 #else
2132         val->totalhigh = 0;
2133         val->freehigh = 0;
2134 #endif
2135         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2136 }
2137 #endif
2138
2139 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2140
2141 /*
2142  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2143  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2144  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2145  */
2146 void show_free_areas(void)
2147 {
2148         int cpu;
2149         struct zone *zone;
2150
2151         for_each_populated_zone(zone) {
2152                 show_node(zone);
2153                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2154
2155                 for_each_online_cpu(cpu) {
2156                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2157
2158                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2159
2160                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2161                                cpu, pageset->pcp.high,
2162                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2163                 }
2164         }
2165
2166         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2167                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2168                 " unevictable:%lu"
2169                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu buffer:%lu\n"
2170                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2171                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2172                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2173                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2174                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2175                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2176                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2177                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2178                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2179                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2180                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2181                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2182                 nr_blockdev_pages(),
2183                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2184                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2185                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2186                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2187                 global_page_state(NR_SHMEM),
2188                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2189                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2190
2191         for_each_populated_zone(zone) {
2192                 int i;
2193
2194                 show_node(zone);
2195                 printk("%s"
2196                         " free:%lukB"
2197                         " min:%lukB"
2198                         " low:%lukB"
2199                         " high:%lukB"
2200                         " active_anon:%lukB"
2201                         " inactive_anon:%lukB"
2202                         " active_file:%lukB"
2203                         " inactive_file:%lukB"
2204                         " unevictable:%lukB"
2205                         " isolated(anon):%lukB"
2206                         " isolated(file):%lukB"
2207                         " present:%lukB"
2208                         " mlocked:%lukB"
2209                         " dirty:%lukB"
2210                         " writeback:%lukB"
2211                         " mapped:%lukB"
2212                         " shmem:%lukB"
2213                         " slab_reclaimable:%lukB"
2214                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2215                         " kernel_stack:%lukB"
2216                         " pagetables:%lukB"
2217                         " unstable:%lukB"
2218                         " bounce:%lukB"
2219                         " writeback_tmp:%lukB"
2220                         " pages_scanned:%lu"
2221                         " all_unreclaimable? %s"
2222                         "\n",
2223                         zone->name,
2224                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2225                         K(min_wmark_pages(zone)),
2226                         K(low_wmark_pages(zone)),
2227                         K(high_wmark_pages(zone)),
2228                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2229                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2230                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2231                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2232                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2233                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2234                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2235                         K(zone->present_pages),
2236                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2237                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2238                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2239                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2240                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2241                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2242                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2243                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2244                                 THREAD_SIZE / 1024,
2245                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2246                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2247                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2248                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2249                         zone->pages_scanned,
2250                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2251                         );
2252                 printk("lowmem_reserve[]:");
2253                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2254                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2255                 printk("\n");
2256         }
2257
2258         for_each_populated_zone(zone) {
2259                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2260
2261                 show_node(zone);
2262                 printk("%s: ", zone->name);
2263
2264                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2265                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2266                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2267                         total += nr[order] << order;
2268                 }
2269                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2270                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2271                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2272                 printk("= %lukB\n", K(total));
2273         }
2274
2275         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2276
2277         show_swap_cache_info();
2278 }
2279
2280 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2281 {
2282         zoneref->zone = zone;
2283         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2284 }
2285
2286 /*
2287  * Builds allocation fallback zone lists.
2288  *
2289  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2290  */
2291 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2292                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2293 {
2294         struct zone *zone;
2295
2296         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2297         zone_type++;
2298
2299         do {
2300                 zone_type--;
2301                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2302                 if (populated_zone(zone)) {
2303                         zoneref_set_zone(zone,
2304                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2305                         check_highest_zone(zone_type);
2306                 }
2307
2308         } while (zone_type);
2309         return nr_zones;
2310 }
2311
2312
2313 /*
2314  *  zonelist_order:
2315  *  0 = automatic detection of better ordering.
2316  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2317  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2318  *
2319  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2320  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2321  */
2322 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2323 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2324 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2325
2326 /* zonelist order in the kernel.
2327  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2328  */
2329 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2330 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2331
2332
2333 #ifdef CONFIG_NUMA
2334 /* The value user specified ....changed by config */
2335 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2336 /* string for sysctl */
2337 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2338 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2339
2340 /*
2341  * interface for configure zonelist ordering.
2342  * command line option "numa_zonelist_order"
2343  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2344  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2345  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2346  */
2347
2348 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2349 {
2350         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2351                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2352         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2353                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2354         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2355                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2356         } else {
2357                 printk(KERN_WARNING
2358                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2359                         "%s\n", s);
2360                 return -EINVAL;
2361         }
2362         return 0;
2363 }
2364
2365 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2366 {
2367         if (s)
2368                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2369         return 0;
2370 }
2371 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2372
2373 /*
2374  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2375  */
2376 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2377                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2378                 loff_t *ppos)
2379 {
2380         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2381         int ret;
2382
2383         if (write)
2384                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2385                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2386         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2387         if (ret)
2388                 return ret;
2389         if (write) {
2390                 int oldval = user_zonelist_order;
2391                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2392                         /*
2393                          * bogus value.  restore saved string
2394                          */
2395                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2396                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2397                         user_zonelist_order = oldval;
2398                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2399                         build_all_zonelists();
2400         }
2401         return 0;
2402 }
2403
2404
2405 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2406 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2407
2408 /**
2409  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2410  * @node: node whose fallback list we're appending
2411  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2412  *
2413  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2414  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2415  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2416  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2417  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2418  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2419  * on them otherwise.
2420  * It returns -1 if no node is found.
2421  */
2422 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2423 {
2424         int n, val;
2425         int min_val = INT_MAX;
2426         int best_node = -1;
2427         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2428
2429         /* Use the local node if we haven't already */
2430         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2431                 node_set(node, *used_node_mask);
2432                 return node;
2433         }
2434
2435         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2436
2437                 /* Don't want a node to appear more than once */
2438                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2439                         continue;
2440
2441                 /* Use the distance array to find the distance */
2442                 val = node_distance(node, n);
2443
2444                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2445                 val += (n < node);
2446
2447                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2448                 tmp = cpumask_of_node(n);
2449                 if (!cpumask_empty(tmp))
2450                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2451
2452                 /* Slight preference for less loaded node */
2453                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2454                 val += node_load[n];
2455
2456                 if (val < min_val) {
2457                         min_val = val;
2458                         best_node = n;
2459                 }
2460         }
2461
2462         if (best_node >= 0)
2463                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2464
2465         return best_node;
2466 }
2467
2468
2469 /*
2470  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2471  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2472  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2473  */
2474 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2475 {
2476         int j;
2477         struct zonelist *zonelist;
2478
2479         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2480         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2481                 ;
2482         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2483                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2484         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2485         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2486 }
2487
2488 /*
2489  * Build gfp_thisnode zonelists
2490  */
2491 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2492 {
2493         int j;
2494         struct zonelist *zonelist;
2495
2496         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2497         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2498         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2499         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2500 }
2501
2502 /*
2503  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2504  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2505  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2506  * may still exist in local DMA zone.
2507  */
2508 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2509
2510 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2511 {
2512         int pos, j, node;
2513         int zone_type;          /* needs to be signed */
2514         struct zone *z;
2515         struct zonelist *zonelist;
2516
2517         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2518         pos = 0;
2519         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2520                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2521                         node = node_order[j];
2522                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2523                         if (populated_zone(z)) {
2524                                 zoneref_set_zone(z,
2525                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2526                                 check_highest_zone(zone_type);
2527                         }
2528                 }
2529         }
2530         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2531         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2532 }
2533
2534 static int default_zonelist_order(void)
2535 {
2536         int nid, zone_type;
2537         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2538         struct zone *z;
2539         int average_size;
2540         /*
2541          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2542          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2543          * into OOM very easily.
2544          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2545          */
2546         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2547         low_kmem_size = 0;
2548         total_size = 0;
2549         for_each_online_node(nid) {
2550                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2551                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2552                         if (populated_zone(z)) {
2553                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2554                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2555                                 total_size += z->present_pages;
2556                         }
2557                 }
2558         }
2559         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2560             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2561                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2562         /*
2563          * look into each node's config.
2564          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2565          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2566          */
2567         average_size = total_size /
2568                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2569         for_each_online_node(nid) {
2570                 low_kmem_size = 0;
2571                 total_size = 0;
2572                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2573                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2574                         if (populated_zone(z)) {
2575                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2576                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2577                                 total_size += z->present_pages;
2578                         }
2579                 }
2580                 if (low_kmem_size &&
2581                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2582                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2583                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2584         }
2585         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2586 }
2587
2588 static void set_zonelist_order(void)
2589 {
2590         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2591                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2592         else
2593                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2594 }
2595
2596 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2597 {
2598         int j, node, load;
2599         enum zone_type i;
2600         nodemask_t used_mask;
2601         int local_node, prev_node;
2602         struct zonelist *zonelist;
2603         int order = current_zonelist_order;
2604
2605         /* initialize zonelists */
2606         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2607                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2608                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2609                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2610         }
2611
2612         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2613         local_node = pgdat->node_id;
2614         load = nr_online_nodes;
2615         prev_node = local_node;
2616         nodes_clear(used_mask);
2617
2618         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2619         j = 0;
2620
2621         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2622                 int distance = node_distance(local_node, node);
2623
2624                 /*
2625                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2626                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2627                  */
2628                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2629                         zone_reclaim_mode = 1;
2630
2631                 /*
2632                  * We don't want to pressure a particular node.
2633                  * So adding penalty to the first node in same
2634                  * distance group to make it round-robin.
2635                  */
2636                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2637                         node_load[node] = load;
2638
2639                 prev_node = node;
2640                 load--;
2641                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2642                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2643                 else
2644                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2645         }
2646
2647         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2648                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2649                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2650         }
2651
2652         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2653 }
2654
2655 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2656 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2657 {
2658         struct zonelist *zonelist;
2659         struct zonelist_cache *zlc;
2660         struct zoneref *z;
2661
2662         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2663         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2664         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2665         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2666                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2667 }
2668
2669
2670 #else   /* CONFIG_NUMA */
2671
2672 static void set_zonelist_order(void)
2673 {
2674         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2675 }
2676
2677 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2678 {
2679         int node, local_node;
2680         enum zone_type j;
2681         struct zonelist *zonelist;
2682
2683         local_node = pgdat->node_id;
2684
2685         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2686         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2687
2688         /*
2689          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2690          * of all the other nodes.
2691          * We don't want to pressure a particular node, so when
2692          * building the zones for node N, we make sure that the
2693          * zones coming right after the local ones are those from
2694          * node N+1 (modulo N)
2695          */
2696         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2697                 if (!node_online(node))
2698                         continue;
2699                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2700                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2701         }
2702         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2703                 if (!node_online(node))
2704                         continue;
2705                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2706                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2707         }
2708
2709         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2710         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2711 }
2712
2713 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2714 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2715 {
2716         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2717 }
2718
2719 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2720
2721 /* return values int ....just for stop_machine() */
2722 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2723 {
2724         int nid;
2725
2726 #ifdef CONFIG_NUMA
2727         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2728 #endif
2729         for_each_online_node(nid) {
2730                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2731
2732                 build_zonelists(pgdat);
2733                 build_zonelist_cache(pgdat);
2734         }
2735         return 0;
2736 }
2737
2738 void build_all_zonelists(void)
2739 {
2740         set_zonelist_order();
2741
2742         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2743                 __build_all_zonelists(NULL);
2744                 mminit_verify_zonelist();
2745                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2746         } else {
2747                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2748                    of zonelist */
2749                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2750                 /* cpuset refresh routine should be here */
2751         }
2752         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2753         /*
2754          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2755          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2756          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2757          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2758          * disabled and enable it later
2759          */
2760         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2761                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2762         else
2763                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2764
2765         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2766                 "Total pages: %ld\n",
2767                         nr_online_nodes,
2768                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2769                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2770                         vm_total_pages);
2771 #ifdef CONFIG_NUMA
2772         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2773 #endif
2774 }
2775
2776 /*
2777  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2778  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2779  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2780  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2781  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2782  * conservative, even though it seems large.
2783  *
2784  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2785  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2786  */
2787 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2788
2789 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2790 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2791 {
2792         unsigned long size = 1;
2793
2794         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2795
2796         while (size < pages)
2797                 size <<= 1;
2798
2799         /*
2800          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2801          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2802          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2803          */
2804         size = min(size, 4096UL);
2805
2806         return max(size, 4UL);
2807 }
2808 #else
2809 /*
2810  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2811  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2812  *
2813  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2814  *
2815  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2816  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2817  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2818  *
2819  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2820  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2821  *
2822  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2823  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2824  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2825  */
2826 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2827 {
2828         return 4096UL;
2829 }
2830 #endif
2831
2832 /*
2833  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2834  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2835  * hash function before the remainder is taken.
2836  */
2837 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2838 {
2839         return ffz(~size);
2840 }
2841
2842 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2843
2844 /*
2845  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2846  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2847  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2848  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2849  * blocks as reclaim kicks in
2850  */
2851 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2852 {
2853         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2854         struct page *page;
2855         unsigned long block_migratetype;
2856         int reserve;
2857
2858         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2859         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2860         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2861         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2862                                                         pageblock_order;
2863
2864         /*
2865          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
2866          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
2867          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
2868          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
2869          * future allocation of hugepages at runtime.
2870          */
2871         reserve = min(2, reserve);
2872
2873         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2874                 if (!pfn_valid(pfn))
2875                         continue;
2876                 page = pfn_to_page(pfn);
2877
2878                 /* Watch out for overlapping nodes */
2879                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2880                         continue;
2881
2882                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2883                 if (PageReserved(page))
2884                         continue;
2885
2886                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2887
2888                 /* If this block is reserved, account for it */
2889                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2890                         reserve--;
2891                         continue;
2892                 }
2893
2894                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2895                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2896                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2897                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2898                         reserve--;
2899                         continue;
2900                 }
2901
2902                 /*
2903                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2904                  * take it back
2905                  */
2906                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2907                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2908                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2909                 }
2910         }
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2915  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2916  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2917  */
2918 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2919                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2920 {
2921         struct page *page;
2922         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2923         unsigned long pfn;
2924         struct zone *z;
2925
2926         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2927                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2928
2929         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2930         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2931                 /*
2932                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2933                  * handed to this function.  They do not
2934                  * exist on hotplugged memory.
2935                  */
2936                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2937                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2938                                 continue;
2939                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2940                                 continue;
2941                 }
2942                 page = pfn_to_page(pfn);
2943                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2944                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2945                 init_page_count(page);
2946                 reset_page_mapcount(page);
2947                 SetPageReserved(page);
2948                 /*
2949                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2950                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2951                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2952                  * the address space during boot when many long-lived
2953                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2954                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2955                  * setup_zone_migrate_reserve()
2956                  *
2957                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2958                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2959                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2960                  * pfn out of zone.
2961                  */
2962                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2963                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2964                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2965                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2966
2967                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2968 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2969                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2970                 if (!is_highmem_idx(zone))
2971                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2972 #endif
2973         }
2974 }
2975
2976 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2977 {
2978         int order, t;
2979         for_each_migratetype_order(order, t) {
2980                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2981                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2982         }
2983 }
2984
2985 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2986 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2987         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2988 #endif
2989
2990 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2991 {
2992 #ifdef CONFIG_MMU
2993         int batch;
2994
2995         /*
2996          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2997          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2998          *
2999          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3000          */
3001         batch = zone->present_pages / 1024;
3002         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3003                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3004         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3005         if (batch < 1)
3006                 batch = 1;
3007
3008         /*
3009          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3010          * of 2 value was found to be more likely to have
3011          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3012          *
3013          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3014          * batches of pages, one task can end up with a lot
3015          * of pages of one half of the possible page colors
3016          * and the other with pages of the other colors.
3017          */
3018         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3019
3020         return batch;
3021
3022 #else
3023         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3024          * conditions.
3025          *
3026          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3027          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3028          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3029          *
3030          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3031          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3032          * can be a significant delay between the individual batches being
3033          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3034          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3035          */
3036         return 0;
3037 #endif
3038 }
3039
3040 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3041 {
3042         struct per_cpu_pages *pcp;
3043         int migratetype;
3044
3045         memset(p, 0, sizeof(*p));
3046
3047         pcp = &p->pcp;
3048         pcp->count = 0;
3049         pcp->high = 6 * batch;
3050         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3051         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3052                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3053 }
3054
3055 /*
3056  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3057  * to the value high for the pageset p.
3058  */
3059
3060 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3061                                 unsigned long high)
3062 {
3063         struct per_cpu_pages *pcp;
3064
3065         pcp = &p->pcp;
3066         pcp->high = high;
3067         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3068         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3069                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3070 }
3071
3072
3073 #ifdef CONFIG_NUMA
3074 /*
3075  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3076  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3077  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3078  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3079  * with interrupts disabled.
3080  *
3081  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3082  *
3083  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3084  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3085  * hotplugged processors.
3086  *
3087  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3088  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3089  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3090  */
3091 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3092
3093 /*
3094  * Dynamically allocate memory for the
3095  * per cpu pageset array in struct zone.
3096  */
3097 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3098 {
3099         struct zone *zone, *dzone;
3100         int node = cpu_to_node(cpu);
3101
3102         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3103
3104         for_each_populated_zone(zone) {
3105                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3106                                          GFP_KERNEL, node);
3107                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3108                         goto bad;
3109
3110                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3111
3112                 if (percpu_pagelist_fraction)
3113                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3114                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3115         }
3116
3117         return 0;
3118 bad:
3119         for_each_zone(dzone) {
3120                 if (!populated_zone(dzone))
3121                         continue;
3122                 if (dzone == zone)
3123                         break;
3124                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3125                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3126         }
3127         return -ENOMEM;
3128 }
3129
3130 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3131 {
3132         struct zone *zone;
3133
3134         for_each_zone(zone) {
3135                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3136
3137                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3138                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3139                         kfree(pset);
3140                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3141         }
3142 }
3143
3144 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3145                 unsigned long action,
3146                 void *hcpu)
3147 {
3148         int cpu = (long)hcpu;
3149         int ret = NOTIFY_OK;
3150
3151         switch (action) {
3152         case CPU_UP_PREPARE:
3153         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3154                 if (process_zones(cpu))
3155                         ret = NOTIFY_BAD;
3156                 break;
3157         case CPU_UP_CANCELED:
3158         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3159         case CPU_DEAD:
3160         case CPU_DEAD_FROZEN:
3161                 free_zone_pagesets(cpu);
3162                 break;
3163         default:
3164                 break;
3165         }
3166         return ret;
3167 }
3168
3169 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3170         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3171
3172 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3173 {
3174         int err;
3175
3176         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3177          * A cpuup callback will do this for every cpu
3178          * as it comes online
3179          */
3180         err = process_zones(smp_processor_id());
3181         BUG_ON(err);
3182         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3183 }
3184
3185 #endif
3186
3187 static noinline __init_refok
3188 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3189 {
3190         int i;
3191         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3192         size_t alloc_size;
3193
3194         /*
3195          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3196          * per zone.
3197          */
3198         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3199                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3200         zone->wait_table_bits =
3201                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3202         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3203                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3204
3205         if (!slab_is_available()) {
3206                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3207                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3208         } else {
3209                 /*
3210                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3211                  * via memory hot-add.
3212                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3213                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3214                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3215                  * node itself as well.
3216                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3217                  * necessary.
3218                  */
3219                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3220         }
3221         if (!zone->wait_table)
3222                 return -ENOMEM;
3223
3224         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3225                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3226
3227         return 0;
3228 }
3229
3230 static int __zone_pcp_update(void *data)
3231 {
3232         struct zone *zone = data;
3233         int cpu;
3234         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3235
3236         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3237                 struct per_cpu_pageset *pset;
3238                 struct per_cpu_pages *pcp;
3239
3240                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3241                 pcp = &pset->pcp;
3242
3243                 local_irq_save(flags);
3244                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3245                 setup_pageset(pset, batch);
3246                 local_irq_restore(flags);
3247         }
3248         return 0;
3249 }
3250
3251 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3252 {
3253         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3254 }
3255
3256 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3257 {
3258         int cpu;
3259         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3260
3261         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3262 #ifdef CONFIG_NUMA
3263                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3264                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3265                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3266 #else
3267                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3268 #endif
3269         }
3270         if (zone->present_pages)
3271                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3272                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3273 }
3274
3275 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3276                                         unsigned long zone_start_pfn,
3277                                         unsigned long size,
3278                                         enum memmap_context context)
3279 {
3280         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3281         int ret;
3282         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3283         if (ret)
3284                 return ret;
3285         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3286
3287         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3288
3289         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3290                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3291                         pgdat->node_id,
3292                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3293                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3294
3295         zone_init_free_lists(zone);
3296
3297         return 0;
3298 }
3299
3300 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3301 /*
3302  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3303  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3304  */
3305 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3306 {
3307         int i;
3308
3309         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3310                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3311                         return i;
3312
3313         return -1;
3314 }
3315
3316 /*
3317  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3318  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3319  */
3320 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3321 {
3322         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3323                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3324                         return index;
3325
3326         return -1;
3327 }
3328
3329 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3330 /*
3331  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3332  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3333  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3334  * alternative
3335  */
3336 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3337 {
3338         int i;
3339
3340         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3341                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3342                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3343
3344                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3345                         return early_node_map[i].nid;
3346         }
3347         /* This is a memory hole */
3348         return -1;
3349 }
3350 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3351
3352 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3353 {
3354         int nid;
3355
3356         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3357         if (nid >= 0)
3358                 return nid;
3359         /* just returns 0 */
3360         return 0;
3361 }
3362
3363 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3364 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3365 {
3366         int nid;
3367
3368         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3369         if (nid >= 0 && nid != node)
3370                 return false;
3371         return true;
3372 }
3373 #endif
3374
3375 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3376 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3377         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3378                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3379
3380 /**
3381  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3382  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3383  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3384  *
3385  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3386  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3387  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3388  */
3389 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3390                                                 unsigned long max_low_pfn)
3391 {
3392         int i;
3393
3394         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3395                 unsigned long size_pages = 0;
3396                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3397
3398                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3399                         continue;
3400
3401                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3402                         end_pfn = max_low_pfn;
3403
3404                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3405                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3406                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3407                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3408         }
3409 }
3410
3411 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3412 {
3413         int i;
3414         int ret;
3415
3416         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3417                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3418                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3419                 if (ret)
3420                         break;
3421         }
3422 }
3423 /**
3424  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3425  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3426  *
3427  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3428  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3429  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3430  */
3431 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3432 {
3433         int i;
3434
3435         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3436                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3437                                 early_node_map[i].start_pfn,
3438                                 early_node_map[i].end_pfn);
3439 }
3440
3441 /**
3442  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3443  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3444  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3445  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3446  *
3447  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3448  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3449  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3450  * PFNs will be 0.
3451  */
3452 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3453                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3454 {
3455         int i;
3456         *start_pfn = -1UL;
3457         *end_pfn = 0;
3458
3459         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3460                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3461                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3462         }
3463
3464         if (*start_pfn == -1UL)
3465                 *start_pfn = 0;
3466 }
3467
3468 /*
3469  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3470  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3471  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3472  */
3473 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3474 {
3475         int zone_index;
3476         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3477                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3478                         continue;
3479
3480                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3481                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3482                         break;
3483         }
3484
3485         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3486         movable_zone = zone_index;
3487 }
3488
3489 /*
3490  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3491  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3492  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3493  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3494  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3495  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3496  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3497  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3498  */
3499 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3500                                         unsigned long zone_type,
3501                                         unsigned long node_start_pfn,
3502                                         unsigned long node_end_pfn,
3503                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3504                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3505 {
3506         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3507         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3508                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3509                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3510                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3511                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3512                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3513
3514                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3515                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3516                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3517                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3518
3519                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3520                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3521                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3522         }
3523 }
3524
3525 /*
3526  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3527  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3528  */
3529 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3530                                         unsigned long zone_type,
3531                                         unsigned long *ignored)
3532 {
3533         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3534         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3535
3536         /* Get the start and end of the node and zone */
3537         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3538         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3539         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3540         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3541                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3542                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3543
3544         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3545         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3546                 return 0;
3547
3548         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3549         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3550         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3551
3552         /* Return the spanned pages */
3553         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3554 }
3555
3556 /*
3557  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3558  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3559  */
3560 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3561                                 unsigned long range_start_pfn,
3562                                 unsigned long range_end_pfn)
3563 {
3564         int i = 0;
3565         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3566         unsigned long start_pfn;
3567
3568         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3569         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3570         if (i == -1)
3571                 return 0;
3572
3573         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3574
3575         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3576         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3577                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3578
3579         /* Find all holes for the zone within the node */
3580         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3581
3582                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3583                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3584                         break;
3585
3586                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3587                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3588                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3589
3590                 /* Update the hole size cound and move on */
3591                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3592                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3593                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3594                 }
3595                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3596         }
3597
3598         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3599         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3600                 hole_pages += range_end_pfn -
3601                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3602
3603         return hole_pages;
3604 }
3605
3606 /**
3607  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3608  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3609  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3610  *
3611  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3612  */
3613 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3614                                                         unsigned long end_pfn)
3615 {
3616         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3617 }
3618
3619 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3620 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3621                                         unsigned long zone_type,
3622                                         unsigned long *ignored)
3623 {
3624         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3625         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3626
3627         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3628         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3629                                                         node_start_pfn);
3630         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3631                                                         node_end_pfn);
3632
3633         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3634                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3635                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3636         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3637 }
3638
3639 #else
3640 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3641                                         unsigned long zone_type,
3642                                         unsigned long *zones_size)
3643 {
3644         return zones_size[zone_type];
3645 }
3646
3647 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3648                                                 unsigned long zone_type,
3649                                                 unsigned long *zholes_size)
3650 {
3651         if (!zholes_size)
3652                 return 0;
3653
3654         return zholes_size[zone_type];
3655 }
3656
3657 #endif
3658
3659 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3660                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3661 {
3662         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3663         enum zone_type i;
3664
3665         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3666                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3667                                                                 zones_size);
3668         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3669
3670         realtotalpages = totalpages;
3671         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3672                 realtotalpages -=
3673                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3674                                                                 zholes_size);
3675         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3676         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3677                                                         realtotalpages);
3678 }
3679
3680 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3681 /*
3682  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3683  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3684  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3685  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3686  * bytes.
3687  */
3688 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3689 {
3690         unsigned long usemapsize;
3691
3692         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3693         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3694         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3695         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3696
3697         return usemapsize / 8;
3698 }
3699
3700 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3701                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3702 {
3703         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3704         zone->pageblock_flags = NULL;
3705         if (usemapsize)
3706                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3707 }
3708 #else
3709 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3710                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3711 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3712
3713 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3714
3715 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3716 static inline int pageblock_default_order(void)
3717 {
3718         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3719                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3720
3721         return MAX_ORDER-1;
3722 }
3723
3724 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3725 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3726 {
3727         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3728         if (pageblock_order)
3729                 return;
3730
3731         /*
3732          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3733          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3734          */
3735         pageblock_order = order;
3736 }
3737 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3738
3739 /*
3740  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3741  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3742  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3743  * pageblock_order based on the kernel config
3744  */
3745 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3746 {
3747         return MAX_ORDER-1;
3748 }
3749 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3750
3751 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3752
3753 /*
3754  * Set up the zone data structures:
3755  *   - mark all pages reserved
3756  *   - mark all memory queues empty
3757  *   - clear the memory bitmaps
3758  */
3759 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3760                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3761 {
3762         enum zone_type j;
3763         int nid = pgdat->node_id;
3764         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3765         int ret;
3766
3767         pgdat_resize_init(pgdat);
3768         pgdat->nr_zones = 0;
3769         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3770         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3771         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3772         
3773         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3774                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3775                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3776                 enum lru_list l;
3777
3778                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3779                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3780                                                                 zholes_size);
3781
3782                 /*
3783                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3784                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3785                  * and per-cpu initialisations
3786                  */
3787                 memmap_pages =
3788                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3789                 if (realsize >= memmap_pages) {
3790                         realsize -= memmap_pages;
3791                         if (memmap_pages)
3792                                 printk(KERN_DEBUG
3793                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3794                                        zone_names[j], memmap_pages);
3795                 } else
3796                         printk(KERN_WARNING
3797                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3798                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3799
3800                 /* Account for reserved pages */
3801                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3802                         realsize -= dma_reserve;
3803                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3804                                         zone_names[0], dma_reserve);
3805                 }
3806
3807                 if (!is_highmem_idx(j))
3808                         nr_kernel_pages += realsize;
3809                 nr_all_pages += realsize;
3810
3811                 zone->spanned_pages = size;
3812                 zone->present_pages = realsize;
3813 #ifdef CONFIG_NUMA
3814                 zone->node = nid;
3815                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3816                                                 / 100;
3817                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3818 #endif
3819                 zone->name = zone_names[j];
3820                 spin_lock_init(&zone->lock);
3821                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3822                 zone_seqlock_init(zone);
3823                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3824
3825                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3826
3827                 zone_pcp_init(zone);
3828                 for_each_lru(l) {
3829                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3830                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
3831                 }
3832                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3833                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3834                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3835                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3836                 zap_zone_vm_stats(zone);
3837                 zone->flags = 0;
3838                 if (!size)
3839                         continue;
3840
3841                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3842                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3843                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3844                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3845                 BUG_ON(ret);
3846                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3847                 zone_start_pfn += size;
3848         }
3849 }
3850
3851 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3852 {
3853         /* Skip empty nodes */
3854         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3855                 return;
3856
3857 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3858         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3859         if (!pgdat->node_mem_map) {
3860                 unsigned long size, start, end;
3861                 struct page *map;
3862
3863                 /*
3864                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3865                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3866                  * for the buddy allocator to function correctly.
3867                  */
3868                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3869                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3870                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3871                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3872                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3873                 if (!map)
3874                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3875                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3876         }
3877 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3878         /*
3879          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3880          */
3881         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3882                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3883 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3884                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3885                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3886 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3887         }
3888 #endif
3889 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3890 }
3891
3892 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3893                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3894 {
3895         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3896
3897         pgdat->node_id = nid;
3898         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3899         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3900
3901         alloc_node_mem_map(pgdat);
3902 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3903         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3904                 nid, (unsigned long)pgdat,
3905                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3906 #endif
3907
3908         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3909 }
3910
3911 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3912
3913 #if MAX_NUMNODES > 1
3914 /*
3915  * Figure out the number of possible node ids.
3916  */
3917 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3918 {
3919         unsigned int node;
3920         unsigned int highest = 0;
3921
3922         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3923                 highest = node;
3924         nr_node_ids = highest + 1;
3925 }
3926 #else
3927 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3928 {
3929 }
3930 #endif
3931
3932 /**
3933  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3934  * @nid: The node ID the range resides on
3935  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3936  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3937  *
3938  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3939  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3940  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3941  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3942  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3943  */
3944 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3945                                                 unsigned long end_pfn)
3946 {
3947         int i;
3948
3949         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3950                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3951                         "%d entries of %d used\n",
3952                         nid, start_pfn, end_pfn,
3953                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3954
3955         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3956
3957         /* Merge with existing active regions if possible */
3958         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3959                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3960                         continue;
3961
3962                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3963                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3964                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3965                         return;
3966
3967                 /* Merge forward if suitable */
3968                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3969                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3970                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3971                         return;
3972                 }
3973
3974                 /* Merge backward if suitable */
3975                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3976                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3977                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3978                         return;
3979                 }
3980         }
3981
3982         /* Check that early_node_map is large enough */
3983         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3984                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3985                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3986                 return;
3987         }
3988
3989         early_node_map[i].nid = nid;
3990         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3991         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3992         nr_nodemap_entries = i + 1;
3993 }
3994
3995 /**
3996  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3997  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3998  * @start_pfn: The new PFN of the range
3999  * @end_pfn: The new PFN of the range
4000  *
4001  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4002  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4003  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4004  * range.
4005  */
4006 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4007                                 unsigned long end_pfn)
4008 {
4009         int i, j;
4010         int removed = 0;
4011
4012         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4013                           nid, start_pfn, end_pfn);
4014
4015         /* Find the old active region end and shrink */
4016         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4017                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4018                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4019                         /* clear it */
4020                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4021                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4022                         removed = 1;
4023                         continue;
4024                 }
4025                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4026                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4027                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4028                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4029                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4030                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4031                         continue;
4032                 }
4033                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4034                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4035                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4036                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4037                         continue;
4038                 }
4039         }
4040
4041         if (!removed)
4042                 return;
4043
4044         /* remove the blank ones */
4045         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4046                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4047                         continue;
4048                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4049                         continue;
4050                 /* we found it, get rid of it */
4051                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4052                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4053                                 sizeof(early_node_map[j]));
4054                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4055                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4056                 nr_nodemap_entries--;
4057         }
4058 }
4059
4060 /**
4061  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4062  *
4063  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4064  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4065  * all currently registered regions.
4066  */
4067 void __init remove_all_active_ranges(void)
4068 {
4069         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4070         nr_nodemap_entries = 0;
4071 }
4072
4073 /* Compare two active node_active_regions */
4074 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4075 {
4076         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4077         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4078
4079         /* Done this way to avoid overflows */
4080         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4081                 return 1;
4082         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4083                 return -1;
4084
4085         return 0;
4086 }
4087
4088 /* sort the node_map by start_pfn */
4089 static void __init sort_node_map(void)
4090 {
4091         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4092                         sizeof(struct node_active_region),
4093                         cmp_node_active_region, NULL);
4094 }
4095
4096 /* Find the lowest pfn for a node */
4097 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4098 {
4099         int i;
4100         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4101
4102         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4103         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4104                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4105
4106         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4107                 printk(KERN_WARNING
4108                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4109                 return 0;
4110         }
4111
4112         return min_pfn;
4113 }
4114
4115 /**
4116  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4117  *
4118  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4119  * add_active_range().
4120  */
4121 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4122 {
4123         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4124 }
4125
4126 /*
4127  * early_calculate_totalpages()
4128  * Sum pages in active regions for movable zone.
4129  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4130  */
4131 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4132 {
4133         int i;
4134         unsigned long totalpages = 0;
4135
4136         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4137                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4138                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4139                 totalpages += pages;
4140                 if (pages)
4141                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4142         }
4143         return totalpages;
4144 }
4145
4146 /*
4147  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4148  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4149  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4150  * others
4151  */
4152 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4153 {
4154         int i, nid;
4155         unsigned long usable_startpfn;
4156         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4157         /* save the state before borrow the nodemask */
4158         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4159         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4160         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4161
4162         /*
4163          * If movablecore was specified, calculate what size of
4164          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4165          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4166          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4167          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4168          * what movablecore would have allowed.
4169          */
4170         if (required_movablecore) {
4171                 unsigned long corepages;
4172
4173                 /*
4174                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4175                  * was requested by the user
4176                  */
4177                 required_movablecore =
4178                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4179                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4180
4181                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4182         }
4183
4184         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4185         if (!required_kernelcore)
4186                 goto out;
4187
4188         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4189         find_usable_zone_for_movable();
4190         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4191
4192 restart:
4193         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4194         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4195         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4196                 /*
4197                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4198                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4199                  * amount of memory for the kernel
4200                  */
4201                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4202                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4203
4204                 /*
4205                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4206                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4207                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4208                  */
4209                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4210
4211                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4212                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4213                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4214                         unsigned long size_pages;
4215
4216                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4217                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4218                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4219                         if (start_pfn >= end_pfn)
4220                                 continue;
4221
4222                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4223                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4224                                 unsigned long kernel_pages;
4225                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4226                                                                 - start_pfn;
4227
4228                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4229                                                         kernelcore_remaining);
4230                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4231                                                         required_kernelcore);
4232
4233                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4234                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4235
4236                                         /*
4237                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4238                                          * that if we have to rebalance
4239                                          * kernelcore across nodes, we will
4240                                          * not double account here
4241                                          */
4242                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4243                                         continue;
4244                                 }
4245                                 start_pfn = usable_startpfn;
4246                         }
4247
4248                         /*
4249                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4250                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4251                          * number of pages used as kernelcore
4252                          */
4253                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4254                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4255                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4256                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4257
4258                         /*
4259                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4260                          * break if the kernelcore for this node has been
4261                          * satisified
4262                          */
4263                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4264                                                                 size_pages);
4265                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4266                         if (!kernelcore_remaining)
4267                                 break;
4268                 }
4269         }
4270
4271         /*
4272          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4273          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4274          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4275          * satisified
4276          */
4277         usable_nodes--;
4278         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4279                 goto restart;
4280
4281         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4282         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4283                 zone_movable_pfn[nid] =
4284                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4285
4286 out:
4287         /* restore the node_state */
4288         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4289 }
4290
4291 /* Any regular memory on that node ? */
4292 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4293 {
4294 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4295         enum zone_type zone_type;
4296
4297         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4298                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4299                 if (zone->present_pages)
4300                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4301         }
4302 #endif
4303 }
4304
4305 /**
4306  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4307  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4308  *
4309  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4310  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4311  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4312  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4313  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4314  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4315  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4316  * at arch_max_dma_pfn.
4317  */
4318 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4319 {
4320         unsigned long nid;
4321         int i;
4322
4323         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4324         sort_node_map();
4325
4326         /* Record where the zone boundaries are */
4327         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4328                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4329         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4330                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4331         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4332         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4333         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4334                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4335                         continue;
4336                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4337                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4338                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4339                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4340         }
4341         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4342         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4343
4344         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4345         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4346         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4347
4348         /* Print out the zone ranges */
4349         printk("Zone PFN ranges:\n");
4350         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4351                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4352                         continue;
4353                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4354                                 zone_names[i],
4355                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4356                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4357         }
4358
4359         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4360         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4361         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4362                 if (zone_movable_pfn[i])
4363                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4364         }
4365
4366         /* Print out the early_node_map[] */
4367         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4368         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4369                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4370                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4371                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4372
4373         /* Initialise every node */
4374         mminit_verify_pageflags_layout();
4375         setup_nr_node_ids();
4376         for_each_online_node(nid) {
4377                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4378                 free_area_init_node(nid, NULL,
4379                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4380
4381                 /* Any memory on that node */
4382                 if (pgdat->node_present_pages)
4383                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4384                 check_for_regular_memory(pgdat);
4385         }
4386 }
4387
4388 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4389 {
4390         unsigned long long coremem;
4391         if (!p)
4392                 return -EINVAL;
4393
4394         coremem = memparse(p, &p);
4395         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4396
4397         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4398         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4399
4400         return 0;
4401 }
4402
4403 /*
4404  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4405  * cannot be reclaimed or migrated.
4406  */
4407 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4408 {
4409         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4410 }
4411
4412 /*
4413  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4414  * can be reclaimed or migrated.
4415  */
4416 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4417 {
4418         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4419 }
4420
4421 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4422 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4423
4424 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4425
4426 /**
4427  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4428  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4429  *
4430  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4431  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4432  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4433  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4434  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4435  * smaller per-cpu batchsize.
4436  */
4437 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4438 {
4439         dma_reserve = new_dma_reserve;
4440 }
4441
4442 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4443 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4444 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4445 #endif
4446
4447 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4448 {
4449         free_area_init_node(0, zones_size,
4450                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4451 }
4452
4453 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4454                                  unsigned long action, void *hcpu)
4455 {
4456         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4457
4458         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4459                 drain_pages(cpu);
4460
4461                 /*
4462                  * Spill the event counters of the dead processor
4463                  * into the current processors event counters.
4464                  * This artificially elevates the count of the current
4465                  * processor.
4466                  */
4467                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4468
4469                 /*
4470                  * Zero the differential counters of the dead processor
4471                  * so that the vm statistics are consistent.
4472                  *
4473                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4474                  * race with what we are doing.
4475                  */
4476                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4477         }
4478         return NOTIFY_OK;
4479 }
4480
4481 void __init page_alloc_init(void)
4482 {
4483         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4484 }
4485
4486 /*
4487  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4488  *      or min_free_kbytes changes.
4489  */
4490 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4491 {
4492         struct pglist_data *pgdat;
4493         unsigned long reserve_pages = 0;
4494         enum zone_type i, j;
4495
4496         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4497                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4498                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4499                         unsigned long max = 0;
4500
4501                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4502                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4503                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4504                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4505                         }
4506
4507                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4508                         max += high_wmark_pages(zone);
4509
4510                         if (max > zone->present_pages)
4511                                 max = zone->present_pages;
4512                         reserve_pages += max;
4513                 }
4514         }
4515         totalreserve_pages = reserve_pages;
4516 }
4517
4518 /*
4519  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4520  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4521  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4522  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4523  */
4524 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4525 {
4526         struct pglist_data *pgdat;
4527         enum zone_type j, idx;
4528
4529         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4530                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4531                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4532                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4533
4534                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4535
4536                         idx = j;
4537                         while (idx) {
4538                                 struct zone *lower_zone;
4539
4540                                 idx--;
4541
4542                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4543                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4544
4545                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4546                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4547                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4548                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4549                         }
4550                 }
4551         }
4552
4553         /* update totalreserve_pages */
4554         calculate_totalreserve_pages();
4555 }
4556
4557 /**
4558  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4559  * or when memory is hot-{added|removed}
4560  *
4561  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4562  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4563  */
4564 void setup_per_zone_wmarks(void)
4565 {
4566         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4567         unsigned long lowmem_pages = 0;
4568         struct zone *zone;
4569         unsigned long flags;
4570
4571         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4572         for_each_zone(zone) {
4573                 if (!is_highmem(zone))
4574                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4575         }
4576
4577         for_each_zone(zone) {
4578                 u64 tmp;
4579
4580                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4581                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4582                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4583                 if (is_highmem(zone)) {
4584                         /*
4585                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4586                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4587                          * value here.
4588                          *
4589                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4590                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4591                          * not be capped for highmem.
4592                          */
4593                         int min_pages;
4594
4595                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4596                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4597                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4598                         if (min_pages > 128)
4599                                 min_pages = 128;
4600                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4601                 } else {
4602                         /*
4603                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4604                          * proportionate to the zone's size.
4605                          */
4606                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4607                 }
4608
4609                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4610                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4611                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4612                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4613         }
4614
4615         /* update totalreserve_pages */
4616         calculate_totalreserve_pages();
4617 }
4618
4619 /*
4620  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4621  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4622  * to be referenced again before it is swapped out.
4623  *
4624  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4625  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4626  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4627  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4628  *
4629  * total     target    max
4630  * memory    ratio     inactive anon
4631  * -------------------------------------
4632  *   10MB       1         5MB
4633  *  100MB       1        50MB
4634  *    1GB       3       250MB
4635  *   10GB      10       0.9GB
4636  *  100GB      31         3GB
4637  *    1TB     101        10GB
4638  *   10TB     320        32GB
4639  */
4640 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4641 {
4642         unsigned int gb, ratio;
4643
4644         /* Zone size in gigabytes */
4645         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4646         if (gb)
4647                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4648         else
4649                 ratio = 1;
4650
4651         zone->inactive_ratio = ratio;
4652 }
4653
4654 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4655 {
4656         struct zone *zone;
4657
4658         for_each_zone(zone)
4659                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4660 }
4661
4662 /*
4663  * Initialise min_free_kbytes.
4664  *
4665  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4666  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4667  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4668  *
4669  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4670  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4671  *
4672  * which yields
4673  *
4674  * 16MB:        512k
4675  * 32MB:        724k
4676  * 64MB:        1024k
4677  * 128MB:       1448k
4678  * 256MB:       2048k
4679  * 512MB:       2896k
4680  * 1024MB:      4096k
4681  * 2048MB:      5792k
4682  * 4096MB:      8192k
4683  * 8192MB:      11584k
4684  * 16384MB:     16384k
4685  */
4686 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4687 {
4688         unsigned long lowmem_kbytes;
4689
4690         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4691
4692         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4693         if (min_free_kbytes < 128)
4694                 min_free_kbytes = 128;
4695         if (min_free_kbytes > 65536)
4696                 min_free_kbytes = 65536;
4697         setup_per_zone_wmarks();
4698         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4699         setup_per_zone_inactive_ratio();
4700         return 0;
4701 }
4702 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4703
4704 /*
4705  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4706  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4707  *      changes.
4708  */
4709 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4710         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4711 {
4712         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4713         if (write)
4714                 setup_per_zone_wmarks();
4715         return 0;
4716 }
4717
4718 #ifdef CONFIG_NUMA
4719 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4720         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4721 {
4722         struct zone *zone;
4723         int rc;
4724
4725         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4726         if (rc)
4727                 return rc;
4728
4729         for_each_zone(zone)
4730                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4731                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4732         return 0;
4733 }
4734
4735 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4736         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4737 {
4738         struct zone *zone;
4739         int rc;
4740
4741         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4742         if (rc)
4743                 return rc;
4744
4745         for_each_zone(zone)
4746                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4747                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4748         return 0;
4749 }
4750 #endif
4751
4752 /*
4753  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4754  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4755  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4756  *
4757  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4758  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4759  * if in function of the boot time zone sizes.
4760  */
4761 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4762         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4763 {
4764         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4765         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4766         return 0;
4767 }
4768
4769 /*
4770  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4771  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4772  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4773  */
4774
4775 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4776         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4777 {
4778         struct zone *zone;
4779         unsigned int cpu;
4780         int ret;
4781
4782         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4783         if (!write || (ret == -EINVAL))
4784                 return ret;
4785         for_each_populated_zone(zone) {
4786                 for_each_online_cpu(cpu) {
4787                         unsigned long  high;
4788                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4789                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4790                 }
4791         }
4792         return 0;
4793 }
4794
4795 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4796
4797 #ifdef CONFIG_NUMA
4798 static int __init set_hashdist(char *str)
4799 {
4800         if (!str)
4801                 return 0;
4802         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4803         return 1;
4804 }
4805 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4806 #endif
4807
4808 /*
4809  * allocate a large system hash table from bootmem
4810  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4811  *   quantity of entries
4812  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4813  */
4814 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4815                                      unsigned long bucketsize,
4816                                      unsigned long numentries,
4817                                      int scale,
4818                                      int flags,
4819                                      unsigned int *_hash_shift,
4820                                      unsigned int *_hash_mask,
4821                                      unsigned long limit)
4822 {
4823         unsigned long long max = limit;
4824         unsigned long log2qty, size;
4825         void *table = NULL;
4826
4827         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4828         if (!numentries) {
4829                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4830                 numentries = nr_kernel_pages;
4831                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4832                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4833                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4834
4835                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4836                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4837                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4838                 else
4839                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4840
4841                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4842                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
4843                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
4844                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
4845                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
4846                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
4847                                 BUG_ON(!numentries);
4848                         }
4849                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4850                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4851         }
4852         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4853
4854         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4855         if (max == 0) {
4856                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4857                 do_div(max, bucketsize);
4858         }
4859
4860         if (numentries > max)
4861                 numentries = max;
4862
4863         log2qty = ilog2(numentries);
4864
4865         do {
4866                 size = bucketsize << log2qty;
4867                 if (flags & HASH_EARLY)
4868                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4869                 else if (hashdist)
4870                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4871                 else {
4872                         /*
4873                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4874                          * some pages at the end of hash table which
4875                          * alloc_pages_exact() automatically does
4876                          */
4877                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4878                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4879                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4880                         }
4881                 }
4882         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4883
4884         if (!table)
4885                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4886
4887         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4888                tablename,
4889                (1U << log2qty),
4890                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4891                size);
4892
4893         if (_hash_shift)
4894                 *_hash_shift = log2qty;
4895         if (_hash_mask)
4896                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4897
4898         return table;
4899 }
4900
4901 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4902 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4903                                                         unsigned long pfn)
4904 {
4905 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4906         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4907 #else
4908         return zone->pageblock_flags;
4909 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4910 }
4911
4912 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4913 {
4914 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4915         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4916         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4917 #else
4918         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4919         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4920 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4921 }
4922
4923 /**
4924  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4925  * @page: The page within the block of interest
4926  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4927  * @end_bitidx: The last bit of interest
4928  * returns pageblock_bits flags
4929  */
4930 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4931                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4932 {
4933         struct zone *zone;
4934         unsigned long *bitmap;
4935         unsigned long pfn, bitidx;
4936         unsigned long flags = 0;
4937         unsigned long value = 1;
4938
4939         zone = page_zone(page);
4940         pfn = page_to_pfn(page);
4941         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4942         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4943
4944         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4945                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4946                         flags |= value;
4947
4948         return flags;
4949 }
4950
4951 /**
4952  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4953  * @page: The page within the block of interest
4954  * @start_bitidx: The first bit of interest
4955  * @end_bitidx: The last bit of interest
4956  * @flags: The flags to set
4957  */
4958 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4959                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4960 {
4961         struct zone *zone;
4962         unsigned long *bitmap;
4963         unsigned long pfn, bitidx;
4964         unsigned long value = 1;
4965
4966         zone = page_zone(page);
4967         pfn = page_to_pfn(page);
4968         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4969         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4970         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4971         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4972
4973         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4974                 if (flags & value)
4975                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4976                 else
4977                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4978 }
4979
4980 /*
4981  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4982  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4983  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4984  */
4985
4986 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4987 {
4988         struct zone *zone;
4989         unsigned long flags;
4990         int ret = -EBUSY;
4991         int zone_idx;
4992
4993         zone = page_zone(page);
4994         zone_idx = zone_idx(zone);
4995         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4996         /*
4997          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4998          */
4999         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE &&
5000             zone_idx != ZONE_MOVABLE)
5001                 goto out;
5002         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5003         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5004         ret = 0;
5005 out:
5006         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5007         if (!ret)
5008                 drain_all_pages();
5009         return ret;
5010 }
5011
5012 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5013 {
5014         struct zone *zone;
5015         unsigned long flags;
5016         zone = page_zone(page);
5017         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5018         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5019                 goto out;
5020         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5021         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5022 out:
5023         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5024 }
5025
5026 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5027 /*
5028  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5029  */
5030 void
5031 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5032 {
5033         struct page *page;
5034         struct zone *zone;
5035         int order, i;
5036         unsigned long pfn;
5037         unsigned long flags;
5038         /* find the first valid pfn */
5039         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5040                 if (pfn_valid(pfn))
5041                         break;
5042         if (pfn == end_pfn)
5043                 return;
5044         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5045         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5046         pfn = start_pfn;
5047         while (pfn < end_pfn) {
5048                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5049                         pfn++;
5050                         continue;
5051                 }
5052                 page = pfn_to_page(pfn);
5053                 BUG_ON(page_count(page));
5054                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5055                 order = page_order(page);
5056 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5057                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5058                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5059 #endif
5060                 list_del(&page->lru);
5061                 rmv_page_order(page);
5062                 zone->free_area[order].nr_free--;
5063                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5064                                       - (1UL << order));
5065                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5066                         SetPageReserved((page+i));
5067                 pfn += (1 << order);
5068         }
5069         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5070 }
5071 #endif