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