afda8fd164844fd3ebce2b5eabcb3bf1a9c9f71b
[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
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/div64.h>
54 #include "internal.h"
55
56 /*
57  * Array of node states.
58  */
59 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
60         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
61         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
62 #ifndef CONFIG_NUMA
63         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
64 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
65         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
66 #endif
67         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
68 #endif  /* NUMA */
69 };
70 EXPORT_SYMBOL(node_states);
71
72 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
73 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
74 unsigned long highest_memmap_pfn __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 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
127 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 list of pages. 
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_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
524                                         struct list_head *list, int order)
525 {
526         spin_lock(&zone->lock);
527         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
528         zone->pages_scanned = 0;
529
530         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
531         while (count--) {
532                 struct page *page;
533
534                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
535                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
536                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
537                 list_del(&page->lru);
538                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
539         }
540         spin_unlock(&zone->lock);
541 }
542
543 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
544                                 int migratetype)
545 {
546         spin_lock(&zone->lock);
547         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
548         zone->pages_scanned = 0;
549
550         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
551         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
552         spin_unlock(&zone->lock);
553 }
554
555 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
556 {
557         unsigned long flags;
558         int i;
559         int bad = 0;
560         int wasMlocked = TestClearPageMlocked(page);
561
562         kmemcheck_free_shadow(page, order);
563
564         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
565                 bad += free_pages_check(page + i);
566         if (bad)
567                 return;
568
569         if (!PageHighMem(page)) {
570                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
571                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
572                                            PAGE_SIZE << order);
573         }
574         arch_free_page(page, order);
575         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
576
577         local_irq_save(flags);
578         if (unlikely(wasMlocked))
579                 free_page_mlock(page);
580         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
581         free_one_page(page_zone(page), page, order,
582                                         get_pageblock_migratetype(page));
583         local_irq_restore(flags);
584 }
585
586 /*
587  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
588  */
589 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
590 {
591         if (order == 0) {
592                 __ClearPageReserved(page);
593                 set_page_count(page, 0);
594                 set_page_refcounted(page);
595                 __free_page(page);
596         } else {
597                 int loop;
598
599                 prefetchw(page);
600                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
601                         struct page *p = &page[loop];
602
603                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
604                                 prefetchw(p + 1);
605                         __ClearPageReserved(p);
606                         set_page_count(p, 0);
607                 }
608
609                 set_page_refcounted(page);
610                 __free_pages(page, order);
611         }
612 }
613
614
615 /*
616  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
617  * Please do not alter this order without good reasons and regression
618  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
619  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
620  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
621  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
622  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
623  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
624  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
625  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
626  *
627  * -- wli
628  */
629 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
630         int low, int high, struct free_area *area,
631         int migratetype)
632 {
633         unsigned long size = 1 << high;
634
635         while (high > low) {
636                 area--;
637                 high--;
638                 size >>= 1;
639                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
640                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
641                 area->nr_free++;
642                 set_page_order(&page[size], high);
643         }
644 }
645
646 /*
647  * This page is about to be returned from the page allocator
648  */
649 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
650 {
651         if (unlikely(page_mapcount(page) |
652                 (page->mapping != NULL)  |
653                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
654                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
655                 bad_page(page);
656                 return 1;
657         }
658
659         set_page_private(page, 0);
660         set_page_refcounted(page);
661
662         arch_alloc_page(page, order);
663         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
664
665         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
666                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
667
668         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
669                 prep_compound_page(page, order);
670
671         return 0;
672 }
673
674 /*
675  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
676  * the smallest available page from the freelists
677  */
678 static inline
679 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
680                                                 int migratetype)
681 {
682         unsigned int current_order;
683         struct free_area * area;
684         struct page *page;
685
686         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
687         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
688                 area = &(zone->free_area[current_order]);
689                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
690                         continue;
691
692                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
693                                                         struct page, lru);
694                 list_del(&page->lru);
695                 rmv_page_order(page);
696                 area->nr_free--;
697                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
698                 return page;
699         }
700
701         return NULL;
702 }
703
704
705 /*
706  * This array describes the order lists are fallen back to when
707  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
708  */
709 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
710         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
711         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
712         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
713         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
714 };
715
716 /*
717  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
718  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
719  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
720  */
721 static int move_freepages(struct zone *zone,
722                           struct page *start_page, struct page *end_page,
723                           int migratetype)
724 {
725         struct page *page;
726         unsigned long order;
727         int pages_moved = 0;
728
729 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
730         /*
731          * page_zone is not safe to call in this context when
732          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
733          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
734          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
735          * grouping pages by mobility
736          */
737         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
738 #endif
739
740         for (page = start_page; page <= end_page;) {
741                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
742                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
743
744                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
745                         page++;
746                         continue;
747                 }
748
749                 if (!PageBuddy(page)) {
750                         page++;
751                         continue;
752                 }
753
754                 order = page_order(page);
755                 list_del(&page->lru);
756                 list_add(&page->lru,
757                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
758                 page += 1 << order;
759                 pages_moved += 1 << order;
760         }
761
762         return pages_moved;
763 }
764
765 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
766                                 int migratetype)
767 {
768         unsigned long start_pfn, end_pfn;
769         struct page *start_page, *end_page;
770
771         start_pfn = page_to_pfn(page);
772         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
773         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
774         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
775         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
776
777         /* Do not cross zone boundaries */
778         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
779                 start_page = page;
780         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
781                 return 0;
782
783         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
784 }
785
786 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
787 static inline struct page *
788 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
789 {
790         struct free_area * area;
791         int current_order;
792         struct page *page;
793         int migratetype, i;
794
795         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
796         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
797                                                 --current_order) {
798                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
799                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
800
801                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
802                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
803                                 continue;
804
805                         area = &(zone->free_area[current_order]);
806                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
807                                 continue;
808
809                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
810                                         struct page, lru);
811                         area->nr_free--;
812
813                         /*
814                          * If breaking a large block of pages, move all free
815                          * pages to the preferred allocation list. If falling
816                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
817                          * agressive about taking ownership of free pages
818                          */
819                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
820                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
821                                         page_group_by_mobility_disabled) {
822                                 unsigned long pages;
823                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
824                                                                 start_migratetype);
825
826                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
827                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
828                                                 page_group_by_mobility_disabled)
829                                         set_pageblock_migratetype(page,
830                                                                 start_migratetype);
831
832                                 migratetype = start_migratetype;
833                         }
834
835                         /* Remove the page from the freelists */
836                         list_del(&page->lru);
837                         rmv_page_order(page);
838
839                         if (current_order == pageblock_order)
840                                 set_pageblock_migratetype(page,
841                                                         start_migratetype);
842
843                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
844                         return page;
845                 }
846         }
847
848         return NULL;
849 }
850
851 /*
852  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
853  * Call me with the zone->lock already held.
854  */
855 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
856                                                 int migratetype)
857 {
858         struct page *page;
859
860 retry_reserve:
861         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
862
863         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
864                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
865
866                 /*
867                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
868                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
869                  * and we want just one call site
870                  */
871                 if (!page) {
872                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
873                         goto retry_reserve;
874                 }
875         }
876
877         return page;
878 }
879
880 /* 
881  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
882  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
883  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
884  */
885 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
886                         unsigned long count, struct list_head *list,
887                         int migratetype, int cold)
888 {
889         int i;
890         
891         spin_lock(&zone->lock);
892         for (i = 0; i < count; ++i) {
893                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
894                 if (unlikely(page == NULL))
895                         break;
896
897                 /*
898                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
899                  * in physical page order. The page is added to the callers and
900                  * list and the list head then moves forward. From the callers
901                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
902                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
903                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
904                  * properly.
905                  */
906                 if (likely(cold == 0))
907                         list_add(&page->lru, list);
908                 else
909                         list_add_tail(&page->lru, list);
910                 set_page_private(page, migratetype);
911                 list = &page->lru;
912         }
913         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
914         spin_unlock(&zone->lock);
915         return i;
916 }
917
918 #ifdef CONFIG_NUMA
919 /*
920  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
921  * currently executing processor on remote nodes after they have
922  * expired.
923  *
924  * Note that this function must be called with the thread pinned to
925  * a single processor.
926  */
927 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
928 {
929         unsigned long flags;
930         int to_drain;
931
932         local_irq_save(flags);
933         if (pcp->count >= pcp->batch)
934                 to_drain = pcp->batch;
935         else
936                 to_drain = pcp->count;
937         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
938         pcp->count -= to_drain;
939         local_irq_restore(flags);
940 }
941 #endif
942
943 /*
944  * Drain pages of the indicated processor.
945  *
946  * The processor must either be the current processor and the
947  * thread pinned to the current processor or a processor that
948  * is not online.
949  */
950 static void drain_pages(unsigned int cpu)
951 {
952         unsigned long flags;
953         struct zone *zone;
954
955         for_each_populated_zone(zone) {
956                 struct per_cpu_pageset *pset;
957                 struct per_cpu_pages *pcp;
958
959                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
960
961                 pcp = &pset->pcp;
962                 local_irq_save(flags);
963                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
964                 pcp->count = 0;
965                 local_irq_restore(flags);
966         }
967 }
968
969 /*
970  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
971  */
972 void drain_local_pages(void *arg)
973 {
974         drain_pages(smp_processor_id());
975 }
976
977 /*
978  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
979  */
980 void drain_all_pages(void)
981 {
982         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
983 }
984
985 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
986
987 void mark_free_pages(struct zone *zone)
988 {
989         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
990         unsigned long flags;
991         int order, t;
992         struct list_head *curr;
993
994         if (!zone->spanned_pages)
995                 return;
996
997         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
998
999         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1000         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1001                 if (pfn_valid(pfn)) {
1002                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1003
1004                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1005                                 swsusp_unset_page_free(page);
1006                 }
1007
1008         for_each_migratetype_order(order, t) {
1009                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1010                         unsigned long i;
1011
1012                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1013                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1014                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1015                 }
1016         }
1017         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1018 }
1019 #endif /* CONFIG_PM */
1020
1021 /*
1022  * Free a 0-order page
1023  */
1024 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1025 {
1026         struct zone *zone = page_zone(page);
1027         struct per_cpu_pages *pcp;
1028         unsigned long flags;
1029         int wasMlocked = TestClearPageMlocked(page);
1030
1031         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1032
1033         if (PageAnon(page))
1034                 page->mapping = NULL;
1035         if (free_pages_check(page))
1036                 return;
1037
1038         if (!PageHighMem(page)) {
1039                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1040                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1041         }
1042         arch_free_page(page, 0);
1043         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1044
1045         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1046         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1047         local_irq_save(flags);
1048         if (unlikely(wasMlocked))
1049                 free_page_mlock(page);
1050         __count_vm_event(PGFREE);
1051
1052         if (cold)
1053                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1054         else
1055                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1056         pcp->count++;
1057         if (pcp->count >= pcp->high) {
1058                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1059                 pcp->count -= pcp->batch;
1060         }
1061         local_irq_restore(flags);
1062         put_cpu();
1063 }
1064
1065 void free_hot_page(struct page *page)
1066 {
1067         free_hot_cold_page(page, 0);
1068 }
1069         
1070 void free_cold_page(struct page *page)
1071 {
1072         free_hot_cold_page(page, 1);
1073 }
1074
1075 /*
1076  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1077  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1078  * Each sub-page must be freed individually.
1079  *
1080  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1081  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1082  */
1083 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1084 {
1085         int i;
1086
1087         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1088         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1089
1090 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1091         /*
1092          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1093          * otherwise free the whole shadow.
1094          */
1095         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1096                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1097 #endif
1098
1099         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1100                 set_page_refcounted(page + i);
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1105  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1106  * or two.
1107  */
1108 static inline
1109 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1110                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1111                         int migratetype)
1112 {
1113         unsigned long flags;
1114         struct page *page;
1115         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1116         int cpu;
1117
1118 again:
1119         cpu  = get_cpu();
1120         if (likely(order == 0)) {
1121                 struct per_cpu_pages *pcp;
1122
1123                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1124                 local_irq_save(flags);
1125                 if (!pcp->count) {
1126                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1127                                         pcp->batch, &pcp->list,
1128                                         migratetype, cold);
1129                         if (unlikely(!pcp->count))
1130                                 goto failed;
1131                 }
1132
1133                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1134                 if (cold) {
1135                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1136                                 if (page_private(page) == migratetype)
1137                                         break;
1138                 } else {
1139                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1140                                 if (page_private(page) == migratetype)
1141                                         break;
1142                 }
1143
1144                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1145                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1146                         int get_one_page = 0;
1147
1148                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1149                                         pcp->batch, &pcp->list,
1150                                         migratetype, cold);
1151                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru) {
1152                                 if (get_pageblock_migratetype(page) !=
1153                                             MIGRATE_ISOLATE) {
1154                                         get_one_page = 1;
1155                                         break;
1156                                 }
1157                         }
1158                         if (!get_one_page)
1159                                 goto failed;
1160                 }
1161
1162                 list_del(&page->lru);
1163                 pcp->count--;
1164         } else {
1165                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1166                         /*
1167                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1168                          *
1169                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1170                          * properly detect and handle allocation failures.
1171                          *
1172                          * We most definitely don't want callers attempting to
1173                          * allocate greater than order-1 page units with
1174                          * __GFP_NOFAIL.
1175                          */
1176                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1177                 }
1178                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1179                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1180                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1181                 spin_unlock(&zone->lock);
1182                 if (!page)
1183                         goto failed;
1184         }
1185
1186         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1187         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1188         local_irq_restore(flags);
1189         put_cpu();
1190
1191         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1192         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1193                 goto again;
1194         return page;
1195
1196 failed:
1197         local_irq_restore(flags);
1198         put_cpu();
1199         return NULL;
1200 }
1201
1202 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1203 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1204 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1205 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1206 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1207
1208 /* Mask to get the watermark bits */
1209 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1210
1211 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1212 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1213 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1214
1215 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1216
1217 static struct fail_page_alloc_attr {
1218         struct fault_attr attr;
1219
1220         u32 ignore_gfp_highmem;
1221         u32 ignore_gfp_wait;
1222         u32 min_order;
1223
1224 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1225
1226         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1227         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1228         struct dentry *min_order_file;
1229
1230 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1231
1232 } fail_page_alloc = {
1233         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1234         .ignore_gfp_wait = 1,
1235         .ignore_gfp_highmem = 1,
1236         .min_order = 1,
1237 };
1238
1239 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1240 {
1241         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1242 }
1243 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1244
1245 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1246 {
1247         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1248                 return 0;
1249         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1250                 return 0;
1251         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1252                 return 0;
1253         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1254                 return 0;
1255
1256         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1257 }
1258
1259 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1260
1261 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1262 {
1263         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1264         struct dentry *dir;
1265         int err;
1266
1267         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1268                                        "fail_page_alloc");
1269         if (err)
1270                 return err;
1271         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1272
1273         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1274                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1275                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1276
1277         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1278                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1279                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1280         fail_page_alloc.min_order_file =
1281                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1282                                    &fail_page_alloc.min_order);
1283
1284         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1285             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1286             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1287                 err = -ENOMEM;
1288                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1289                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1290                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1291                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1292         }
1293
1294         return err;
1295 }
1296
1297 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1298
1299 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1300
1301 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1302
1303 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1304 {
1305         return 0;
1306 }
1307
1308 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1309
1310 /*
1311  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1312  * of the allocation.
1313  */
1314 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1315                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1316 {
1317         /* free_pages my go negative - that's OK */
1318         long min = mark;
1319         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1320         int o;
1321
1322         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1323                 min -= min / 2;
1324         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1325                 min -= min / 4;
1326
1327         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1328                 return 0;
1329         for (o = 0; o < order; o++) {
1330                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1331                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1332
1333                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1334                 min >>= 1;
1335
1336                 if (free_pages <= min)
1337                         return 0;
1338         }
1339         return 1;
1340 }
1341
1342 #ifdef CONFIG_NUMA
1343 /*
1344  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1345  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1346  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1347  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1348  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1349  *
1350  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1351  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1352  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1353  *
1354  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1355  * nothing and returns NULL.
1356  *
1357  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1358  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1359  *
1360  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1361  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1362  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1363  * quickly as we can.
1364  */
1365 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1366 {
1367         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1368         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1369
1370         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1371         if (!zlc)
1372                 return NULL;
1373
1374         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1375                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1376                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1377         }
1378
1379         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1380                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1381                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1382         return allowednodes;
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1387  * if it is worth looking at further for free memory:
1388  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1389  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1390  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1391  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1392  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1393  * else return false (zero) if it is not.
1394  *
1395  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1396  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1397  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1398  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1399  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1400  * into the second scan of the zonelist.
1401  *
1402  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1403  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1404  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1405  * unturned looking for a free page.
1406  */
1407 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1408                                                 nodemask_t *allowednodes)
1409 {
1410         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1411         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1412         int n;                          /* node that zone *z is on */
1413
1414         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1415         if (!zlc)
1416                 return 1;
1417
1418         i = z - zonelist->_zonerefs;
1419         n = zlc->z_to_n[i];
1420
1421         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1422         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1427  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1428  * from that zone don't waste time re-examining it.
1429  */
1430 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1431 {
1432         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1433         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1434
1435         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1436         if (!zlc)
1437                 return;
1438
1439         i = z - zonelist->_zonerefs;
1440
1441         set_bit(i, zlc->fullzones);
1442 }
1443
1444 #else   /* CONFIG_NUMA */
1445
1446 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1447 {
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1452                                 nodemask_t *allowednodes)
1453 {
1454         return 1;
1455 }
1456
1457 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1458 {
1459 }
1460 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1461
1462 /*
1463  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1464  * a page.
1465  */
1466 static struct page *
1467 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1468                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1469                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1470 {
1471         struct zoneref *z;
1472         struct page *page = NULL;
1473         int classzone_idx;
1474         struct zone *zone;
1475         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1476         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1477         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1478
1479         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1480 zonelist_scan:
1481         /*
1482          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1483          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1484          */
1485         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1486                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1487                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1488                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1489                                 continue;
1490                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1491                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1492                                 goto try_next_zone;
1493
1494                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1495                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1496                         unsigned long mark;
1497                         int ret;
1498
1499                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1500                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1501                                     classzone_idx, alloc_flags))
1502                                 goto try_this_zone;
1503
1504                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1505                                 goto this_zone_full;
1506
1507                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1508                         switch (ret) {
1509                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1510                                 /* did not scan */
1511                                 goto try_next_zone;
1512                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1513                                 /* scanned but unreclaimable */
1514                                 goto this_zone_full;
1515                         default:
1516                                 /* did we reclaim enough */
1517                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1518                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1519                                         goto this_zone_full;
1520                         }
1521                 }
1522
1523 try_this_zone:
1524                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1525                                                 gfp_mask, migratetype);
1526                 if (page)
1527                         break;
1528 this_zone_full:
1529                 if (NUMA_BUILD)
1530                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1531 try_next_zone:
1532                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1533                         /*
1534                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1535                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1536                          */
1537                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1538                         zlc_active = 1;
1539                         did_zlc_setup = 1;
1540                 }
1541         }
1542
1543         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1544                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1545                 zlc_active = 0;
1546                 goto zonelist_scan;
1547         }
1548         return page;
1549 }
1550
1551 static inline int
1552 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1553                                 unsigned long pages_reclaimed)
1554 {
1555         /* Do not loop if specifically requested */
1556         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1557                 return 0;
1558
1559         /*
1560          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1561          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1562          * implementations.
1563          */
1564         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1565                 return 1;
1566
1567         /*
1568          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1569          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1570          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1571          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1572          * allocation still fails, we stop retrying.
1573          */
1574         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1575                 return 1;
1576
1577         /*
1578          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1579          * explicitly requests that.
1580          */
1581         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1582                 return 1;
1583
1584         return 0;
1585 }
1586
1587 static inline struct page *
1588 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1589         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1590         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1591         int migratetype)
1592 {
1593         struct page *page;
1594
1595         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1596         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1597                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1598                 return NULL;
1599         }
1600
1601         /*
1602          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1603          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1604          * we're still under heavy pressure.
1605          */
1606         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1607                 order, zonelist, high_zoneidx,
1608                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1609                 preferred_zone, migratetype);
1610         if (page)
1611                 goto out;
1612
1613         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1614         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1615                 goto out;
1616
1617         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1618         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1619
1620 out:
1621         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1622         return page;
1623 }
1624
1625 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1626 static inline struct page *
1627 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1628         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1629         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1630         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1631 {
1632         struct page *page = NULL;
1633         struct reclaim_state reclaim_state;
1634         struct task_struct *p = current;
1635
1636         cond_resched();
1637
1638         /* We now go into synchronous reclaim */
1639         cpuset_memory_pressure_bump();
1640         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1641         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1642         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1643         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1644
1645         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1646
1647         p->reclaim_state = NULL;
1648         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1649         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1650
1651         cond_resched();
1652
1653         if (order != 0)
1654                 drain_all_pages();
1655
1656         if (likely(*did_some_progress))
1657                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1658                                         zonelist, high_zoneidx,
1659                                         alloc_flags, preferred_zone,
1660                                         migratetype);
1661         return page;
1662 }
1663
1664 /*
1665  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1666  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1667  */
1668 static inline struct page *
1669 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1670         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1671         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1672         int migratetype)
1673 {
1674         struct page *page;
1675
1676         do {
1677                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1678                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1679                         preferred_zone, migratetype);
1680
1681                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1682                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1683         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1684
1685         return page;
1686 }
1687
1688 static inline
1689 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1690                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1691 {
1692         struct zoneref *z;
1693         struct zone *zone;
1694
1695         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1696                 wakeup_kswapd(zone, order);
1697 }
1698
1699 static inline int
1700 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1701 {
1702         struct task_struct *p = current;
1703         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1704         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1705
1706         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1707         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1708
1709         /*
1710          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1711          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1712          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1713          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1714          */
1715         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1716
1717         if (!wait) {
1718                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1719                 /*
1720                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1721                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1722                  */
1723                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1724         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1725                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1726
1727         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1728                 if (!in_interrupt() &&
1729                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1730                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1731                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1732         }
1733
1734         return alloc_flags;
1735 }
1736
1737 static inline struct page *
1738 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1739         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1740         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1741         int migratetype)
1742 {
1743         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1744         struct page *page = NULL;
1745         int alloc_flags;
1746         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1747         unsigned long did_some_progress;
1748         struct task_struct *p = current;
1749
1750         /*
1751          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1752          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1753          * be using allocators in order of preference for an area that is
1754          * too large.
1755          */
1756         if (order >= MAX_ORDER) {
1757                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1758                 return NULL;
1759         }
1760
1761         /*
1762          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1763          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1764          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1765          * using a larger set of nodes after it has established that the
1766          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1767          * over allocated.
1768          */
1769         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1770                 goto nopage;
1771
1772         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1773
1774 restart:
1775         /*
1776          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1777          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1778          * to how we want to proceed.
1779          */
1780         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1781
1782         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1783         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1784                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1785                         preferred_zone, migratetype);
1786         if (page)
1787                 goto got_pg;
1788
1789 rebalance:
1790         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1791         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1792                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1793                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1794                                 preferred_zone, migratetype);
1795                 if (page)
1796                         goto got_pg;
1797         }
1798
1799         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1800         if (!wait)
1801                 goto nopage;
1802
1803         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1804         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1805                 goto nopage;
1806
1807         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1808         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1809                 goto nopage;
1810
1811         /* Try direct reclaim and then allocating */
1812         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1813                                         zonelist, high_zoneidx,
1814                                         nodemask,
1815                                         alloc_flags, preferred_zone,
1816                                         migratetype, &did_some_progress);
1817         if (page)
1818                 goto got_pg;
1819
1820         /*
1821          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1822          * running out of options and have to consider going OOM
1823          */
1824         if (!did_some_progress) {
1825                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1826                         if (oom_killer_disabled)
1827                                 goto nopage;
1828                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1829                                         zonelist, high_zoneidx,
1830                                         nodemask, preferred_zone,
1831                                         migratetype);
1832                         if (page)
1833                                 goto got_pg;
1834
1835                         /*
1836                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1837                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1838                          * made, there are no other options and retrying is
1839                          * unlikely to help.
1840                          */
1841                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1842                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1843                                 goto nopage;
1844
1845                         goto restart;
1846                 }
1847         }
1848
1849         /* Check if we should retry the allocation */
1850         pages_reclaimed += did_some_progress;
1851         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1852                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1853                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1854                 goto rebalance;
1855         }
1856
1857 nopage:
1858         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1859                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1860                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1861                         p->comm, order, gfp_mask);
1862                 dump_stack();
1863                 show_mem();
1864         }
1865         return page;
1866 got_pg:
1867         if (kmemcheck_enabled)
1868                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1869         return page;
1870
1871 }
1872
1873 /*
1874  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1875  */
1876 struct page *
1877 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1878                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1879 {
1880         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1881         struct zone *preferred_zone;
1882         struct page *page;
1883         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1884
1885         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1886
1887         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1888
1889         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1890
1891         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1892                 return NULL;
1893
1894         /*
1895          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1896          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1897          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1898          */
1899         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1900                 return NULL;
1901
1902         /* The preferred zone is used for statistics later */
1903         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1904         if (!preferred_zone)
1905                 return NULL;
1906
1907         /* First allocation attempt */
1908         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1909                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1910                         preferred_zone, migratetype);
1911         if (unlikely(!page))
1912                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1913                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1914                                 preferred_zone, migratetype);
1915
1916         return page;
1917 }
1918 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1919
1920 /*
1921  * Common helper functions.
1922  */
1923 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1924 {
1925         struct page * page;
1926         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1927         if (!page)
1928                 return 0;
1929         return (unsigned long) page_address(page);
1930 }
1931
1932 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1933
1934 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1935 {
1936         struct page * page;
1937
1938         /*
1939          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1940          * a highmem page
1941          */
1942         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1943
1944         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1945         if (page)
1946                 return (unsigned long) page_address(page);
1947         return 0;
1948 }
1949
1950 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1951
1952 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1953 {
1954         int i = pagevec_count(pvec);
1955
1956         while (--i >= 0)
1957                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1958 }
1959
1960 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1961 {
1962         if (put_page_testzero(page)) {
1963                 if (order == 0)
1964                         free_hot_page(page);
1965                 else
1966                         __free_pages_ok(page, order);
1967         }
1968 }
1969
1970 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1971
1972 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1973 {
1974         if (addr != 0) {
1975                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1976                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1977         }
1978 }
1979
1980 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1981
1982 /**
1983  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1984  * @size: the number of bytes to allocate
1985  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1986  *
1987  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1988  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1989  * allocate memory in power-of-two pages.
1990  *
1991  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1992  *
1993  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1994  */
1995 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1996 {
1997         unsigned int order = get_order(size);
1998         unsigned long addr;
1999
2000         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2001         if (addr) {
2002                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2003                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2004
2005                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2006                 while (used < alloc_end) {
2007                         free_page(used);
2008                         used += PAGE_SIZE;
2009                 }
2010         }
2011
2012         return (void *)addr;
2013 }
2014 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2015
2016 /**
2017  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2018  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2019  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2020  *
2021  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2022  */
2023 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2024 {
2025         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2026         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2027
2028         while (addr < end) {
2029                 free_page(addr);
2030                 addr += PAGE_SIZE;
2031         }
2032 }
2033 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2034
2035 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2036 {
2037         struct zoneref *z;
2038         struct zone *zone;
2039
2040         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2041         unsigned int sum = 0;
2042
2043         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2044
2045         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2046                 unsigned long size = zone->present_pages;
2047                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2048                 if (size > high)
2049                         sum += size - high;
2050         }
2051
2052         return sum;
2053 }
2054
2055 /*
2056  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2057  */
2058 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2059 {
2060         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2061 }
2062 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2063
2064 /*
2065  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2066  */
2067 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2068 {
2069         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2070 }
2071
2072 static inline void show_node(struct zone *zone)
2073 {
2074         if (NUMA_BUILD)
2075                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2076 }
2077
2078 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2079 {
2080         val->totalram = totalram_pages;
2081         val->sharedram = 0;
2082         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2083         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2084         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2085         val->freehigh = nr_free_highpages();
2086         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2087 }
2088
2089 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2090
2091 #ifdef CONFIG_NUMA
2092 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2093 {
2094         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2095
2096         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2097         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2098 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2099         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2100         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2101                         NR_FREE_PAGES);
2102 #else
2103         val->totalhigh = 0;
2104         val->freehigh = 0;
2105 #endif
2106         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2107 }
2108 #endif
2109
2110 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2111
2112 /*
2113  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2114  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2115  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2116  */
2117 void show_free_areas(void)
2118 {
2119         int cpu;
2120         struct zone *zone;
2121
2122         for_each_populated_zone(zone) {
2123                 show_node(zone);
2124                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2125
2126                 for_each_online_cpu(cpu) {
2127                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2128
2129                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2130
2131                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2132                                cpu, pageset->pcp.high,
2133                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2134                 }
2135         }
2136
2137         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2138                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2139                 " unevictable:%lu"
2140                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu buffer:%lu\n"
2141                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2142                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2143                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2144                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2145                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2146                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2147                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2148                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2149                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2150                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2151                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2152                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2153                 nr_blockdev_pages(),
2154                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2155                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2156                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2157                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2158                 global_page_state(NR_SHMEM),
2159                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2160                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2161
2162         for_each_populated_zone(zone) {
2163                 int i;
2164
2165                 show_node(zone);
2166                 printk("%s"
2167                         " free:%lukB"
2168                         " min:%lukB"
2169                         " low:%lukB"
2170                         " high:%lukB"
2171                         " active_anon:%lukB"
2172                         " inactive_anon:%lukB"
2173                         " active_file:%lukB"
2174                         " inactive_file:%lukB"
2175                         " unevictable:%lukB"
2176                         " isolated(anon):%lukB"
2177                         " isolated(file):%lukB"
2178                         " present:%lukB"
2179                         " mlocked:%lukB"
2180                         " dirty:%lukB"
2181                         " writeback:%lukB"
2182                         " mapped:%lukB"
2183                         " shmem:%lukB"
2184                         " slab_reclaimable:%lukB"
2185                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2186                         " kernel_stack:%lukB"
2187                         " pagetables:%lukB"
2188                         " unstable:%lukB"
2189                         " bounce:%lukB"
2190                         " writeback_tmp:%lukB"
2191                         " pages_scanned:%lu"
2192                         " all_unreclaimable? %s"
2193                         "\n",
2194                         zone->name,
2195                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2196                         K(min_wmark_pages(zone)),
2197                         K(low_wmark_pages(zone)),
2198                         K(high_wmark_pages(zone)),
2199                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2200                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2201                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2202                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2203                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2204                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2205                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2206                         K(zone->present_pages),
2207                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2208                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2209                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2210                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2211                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2212                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2213                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2214                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2215                                 THREAD_SIZE / 1024,
2216                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2217                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2218                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2219                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2220                         zone->pages_scanned,
2221                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2222                         );
2223                 printk("lowmem_reserve[]:");
2224                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2225                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2226                 printk("\n");
2227         }
2228
2229         for_each_populated_zone(zone) {
2230                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2231
2232                 show_node(zone);
2233                 printk("%s: ", zone->name);
2234
2235                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2236                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2237                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2238                         total += nr[order] << order;
2239                 }
2240                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2241                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2242                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2243                 printk("= %lukB\n", K(total));
2244         }
2245
2246         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2247
2248         show_swap_cache_info();
2249 }
2250
2251 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2252 {
2253         zoneref->zone = zone;
2254         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2255 }
2256
2257 /*
2258  * Builds allocation fallback zone lists.
2259  *
2260  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2261  */
2262 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2263                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2264 {
2265         struct zone *zone;
2266
2267         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2268         zone_type++;
2269
2270         do {
2271                 zone_type--;
2272                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2273                 if (populated_zone(zone)) {
2274                         zoneref_set_zone(zone,
2275                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2276                         check_highest_zone(zone_type);
2277                 }
2278
2279         } while (zone_type);
2280         return nr_zones;
2281 }
2282
2283
2284 /*
2285  *  zonelist_order:
2286  *  0 = automatic detection of better ordering.
2287  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2288  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2289  *
2290  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2291  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2292  */
2293 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2294 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2295 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2296
2297 /* zonelist order in the kernel.
2298  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2299  */
2300 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2301 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2302
2303
2304 #ifdef CONFIG_NUMA
2305 /* The value user specified ....changed by config */
2306 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2307 /* string for sysctl */
2308 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2309 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2310
2311 /*
2312  * interface for configure zonelist ordering.
2313  * command line option "numa_zonelist_order"
2314  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2315  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2316  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2317  */
2318
2319 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2320 {
2321         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2322                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2323         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2324                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2325         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2326                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2327         } else {
2328                 printk(KERN_WARNING
2329                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2330                         "%s\n", s);
2331                 return -EINVAL;
2332         }
2333         return 0;
2334 }
2335
2336 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2337 {
2338         if (s)
2339                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2340         return 0;
2341 }
2342 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2343
2344 /*
2345  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2346  */
2347 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2348                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2349                 loff_t *ppos)
2350 {
2351         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2352         int ret;
2353
2354         if (write)
2355                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2356                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2357         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2358         if (ret)
2359                 return ret;
2360         if (write) {
2361                 int oldval = user_zonelist_order;
2362                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2363                         /*
2364                          * bogus value.  restore saved string
2365                          */
2366                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2367                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2368                         user_zonelist_order = oldval;
2369                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2370                         build_all_zonelists();
2371         }
2372         return 0;
2373 }
2374
2375
2376 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2377 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2378
2379 /**
2380  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2381  * @node: node whose fallback list we're appending
2382  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2383  *
2384  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2385  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2386  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2387  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2388  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2389  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2390  * on them otherwise.
2391  * It returns -1 if no node is found.
2392  */
2393 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2394 {
2395         int n, val;
2396         int min_val = INT_MAX;
2397         int best_node = -1;
2398         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2399
2400         /* Use the local node if we haven't already */
2401         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2402                 node_set(node, *used_node_mask);
2403                 return node;
2404         }
2405
2406         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2407
2408                 /* Don't want a node to appear more than once */
2409                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2410                         continue;
2411
2412                 /* Use the distance array to find the distance */
2413                 val = node_distance(node, n);
2414
2415                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2416                 val += (n < node);
2417
2418                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2419                 tmp = cpumask_of_node(n);
2420                 if (!cpumask_empty(tmp))
2421                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2422
2423                 /* Slight preference for less loaded node */
2424                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2425                 val += node_load[n];
2426
2427                 if (val < min_val) {
2428                         min_val = val;
2429                         best_node = n;
2430                 }
2431         }
2432
2433         if (best_node >= 0)
2434                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2435
2436         return best_node;
2437 }
2438
2439
2440 /*
2441  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2442  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2443  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2444  */
2445 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2446 {
2447         int j;
2448         struct zonelist *zonelist;
2449
2450         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2451         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2452                 ;
2453         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2454                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2455         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2456         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2457 }
2458
2459 /*
2460  * Build gfp_thisnode zonelists
2461  */
2462 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2463 {
2464         int j;
2465         struct zonelist *zonelist;
2466
2467         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2468         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2469         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2470         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2471 }
2472
2473 /*
2474  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2475  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2476  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2477  * may still exist in local DMA zone.
2478  */
2479 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2480
2481 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2482 {
2483         int pos, j, node;
2484         int zone_type;          /* needs to be signed */
2485         struct zone *z;
2486         struct zonelist *zonelist;
2487
2488         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2489         pos = 0;
2490         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2491                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2492                         node = node_order[j];
2493                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2494                         if (populated_zone(z)) {
2495                                 zoneref_set_zone(z,
2496                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2497                                 check_highest_zone(zone_type);
2498                         }
2499                 }
2500         }
2501         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2502         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2503 }
2504
2505 static int default_zonelist_order(void)
2506 {
2507         int nid, zone_type;
2508         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2509         struct zone *z;
2510         int average_size;
2511         /*
2512          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2513          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2514          * into OOM very easily.
2515          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2516          */
2517         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2518         low_kmem_size = 0;
2519         total_size = 0;
2520         for_each_online_node(nid) {
2521                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2522                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2523                         if (populated_zone(z)) {
2524                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2525                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2526                                 total_size += z->present_pages;
2527                         }
2528                 }
2529         }
2530         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2531             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2532                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2533         /*
2534          * look into each node's config.
2535          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2536          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2537          */
2538         average_size = total_size /
2539                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2540         for_each_online_node(nid) {
2541                 low_kmem_size = 0;
2542                 total_size = 0;
2543                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2544                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2545                         if (populated_zone(z)) {
2546                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2547                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2548                                 total_size += z->present_pages;
2549                         }
2550                 }
2551                 if (low_kmem_size &&
2552                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2553                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2554                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2555         }
2556         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2557 }
2558
2559 static void set_zonelist_order(void)
2560 {
2561         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2562                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2563         else
2564                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2565 }
2566
2567 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2568 {
2569         int j, node, load;
2570         enum zone_type i;
2571         nodemask_t used_mask;
2572         int local_node, prev_node;
2573         struct zonelist *zonelist;
2574         int order = current_zonelist_order;
2575
2576         /* initialize zonelists */
2577         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2578                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2579                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2580                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2581         }
2582
2583         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2584         local_node = pgdat->node_id;
2585         load = nr_online_nodes;
2586         prev_node = local_node;
2587         nodes_clear(used_mask);
2588
2589         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2590         j = 0;
2591
2592         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2593                 int distance = node_distance(local_node, node);
2594
2595                 /*
2596                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2597                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2598                  */
2599                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2600                         zone_reclaim_mode = 1;
2601
2602                 /*
2603                  * We don't want to pressure a particular node.
2604                  * So adding penalty to the first node in same
2605                  * distance group to make it round-robin.
2606                  */
2607                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2608                         node_load[node] = load;
2609
2610                 prev_node = node;
2611                 load--;
2612                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2613                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2614                 else
2615                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2616         }
2617
2618         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2619                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2620                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2621         }
2622
2623         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2624 }
2625
2626 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2627 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2628 {
2629         struct zonelist *zonelist;
2630         struct zonelist_cache *zlc;
2631         struct zoneref *z;
2632
2633         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2634         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2635         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2636         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2637                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2638 }
2639
2640
2641 #else   /* CONFIG_NUMA */
2642
2643 static void set_zonelist_order(void)
2644 {
2645         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2646 }
2647
2648 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2649 {
2650         int node, local_node;
2651         enum zone_type j;
2652         struct zonelist *zonelist;
2653
2654         local_node = pgdat->node_id;
2655
2656         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2657         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2658
2659         /*
2660          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2661          * of all the other nodes.
2662          * We don't want to pressure a particular node, so when
2663          * building the zones for node N, we make sure that the
2664          * zones coming right after the local ones are those from
2665          * node N+1 (modulo N)
2666          */
2667         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2668                 if (!node_online(node))
2669                         continue;
2670                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2671                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2672         }
2673         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2674                 if (!node_online(node))
2675                         continue;
2676                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2677                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2678         }
2679
2680         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2681         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2682 }
2683
2684 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2685 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2686 {
2687         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2688 }
2689
2690 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2691
2692 /* return values int ....just for stop_machine() */
2693 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2694 {
2695         int nid;
2696
2697 #ifdef CONFIG_NUMA
2698         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2699 #endif
2700         for_each_online_node(nid) {
2701                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2702
2703                 build_zonelists(pgdat);
2704                 build_zonelist_cache(pgdat);
2705         }
2706         return 0;
2707 }
2708
2709 void build_all_zonelists(void)
2710 {
2711         set_zonelist_order();
2712
2713         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2714                 __build_all_zonelists(NULL);
2715                 mminit_verify_zonelist();
2716                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2717         } else {
2718                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2719                    of zonelist */
2720                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2721                 /* cpuset refresh routine should be here */
2722         }
2723         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2724         /*
2725          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2726          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2727          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2728          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2729          * disabled and enable it later
2730          */
2731         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2732                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2733         else
2734                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2735
2736         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2737                 "Total pages: %ld\n",
2738                         nr_online_nodes,
2739                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2740                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2741                         vm_total_pages);
2742 #ifdef CONFIG_NUMA
2743         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2744 #endif
2745 }
2746
2747 /*
2748  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2749  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2750  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2751  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2752  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2753  * conservative, even though it seems large.
2754  *
2755  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2756  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2757  */
2758 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2759
2760 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2761 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2762 {
2763         unsigned long size = 1;
2764
2765         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2766
2767         while (size < pages)
2768                 size <<= 1;
2769
2770         /*
2771          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2772          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2773          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2774          */
2775         size = min(size, 4096UL);
2776
2777         return max(size, 4UL);
2778 }
2779 #else
2780 /*
2781  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2782  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2783  *
2784  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2785  *
2786  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2787  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2788  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2789  *
2790  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2791  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2792  *
2793  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2794  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2795  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2796  */
2797 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2798 {
2799         return 4096UL;
2800 }
2801 #endif
2802
2803 /*
2804  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2805  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2806  * hash function before the remainder is taken.
2807  */
2808 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2809 {
2810         return ffz(~size);
2811 }
2812
2813 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2814
2815 /*
2816  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2817  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2818  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2819  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2820  * blocks as reclaim kicks in
2821  */
2822 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2823 {
2824         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2825         struct page *page;
2826         unsigned long reserve, block_migratetype;
2827
2828         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2829         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2830         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2831         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2832                                                         pageblock_order;
2833
2834         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2835                 if (!pfn_valid(pfn))
2836                         continue;
2837                 page = pfn_to_page(pfn);
2838
2839                 /* Watch out for overlapping nodes */
2840                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2841                         continue;
2842
2843                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2844                 if (PageReserved(page))
2845                         continue;
2846
2847                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2848
2849                 /* If this block is reserved, account for it */
2850                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2851                         reserve--;
2852                         continue;
2853                 }
2854
2855                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2856                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2857                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2858                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2859                         reserve--;
2860                         continue;
2861                 }
2862
2863                 /*
2864                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2865                  * take it back
2866                  */
2867                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2868                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2869                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2870                 }
2871         }
2872 }
2873
2874 /*
2875  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2876  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2877  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2878  */
2879 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2880                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2881 {
2882         struct page *page;
2883         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2884         unsigned long pfn;
2885         struct zone *z;
2886
2887         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2888                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2889
2890         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2891         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2892                 /*
2893                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2894                  * handed to this function.  They do not
2895                  * exist on hotplugged memory.
2896                  */
2897                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2898                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2899                                 continue;
2900                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2901                                 continue;
2902                 }
2903                 page = pfn_to_page(pfn);
2904                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2905                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2906                 init_page_count(page);
2907                 reset_page_mapcount(page);
2908                 SetPageReserved(page);
2909                 /*
2910                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2911                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2912                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2913                  * the address space during boot when many long-lived
2914                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2915                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2916                  * setup_zone_migrate_reserve()
2917                  *
2918                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2919                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2920                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2921                  * pfn out of zone.
2922                  */
2923                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2924                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2925                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2926                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2927
2928                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2929 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2930                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2931                 if (!is_highmem_idx(zone))
2932                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2933 #endif
2934         }
2935 }
2936
2937 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2938 {
2939         int order, t;
2940         for_each_migratetype_order(order, t) {
2941                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2942                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2943         }
2944 }
2945
2946 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2947 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2948         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2949 #endif
2950
2951 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2952 {
2953 #ifdef CONFIG_MMU
2954         int batch;
2955
2956         /*
2957          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2958          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2959          *
2960          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2961          */
2962         batch = zone->present_pages / 1024;
2963         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2964                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2965         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2966         if (batch < 1)
2967                 batch = 1;
2968
2969         /*
2970          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2971          * of 2 value was found to be more likely to have
2972          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2973          *
2974          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2975          * batches of pages, one task can end up with a lot
2976          * of pages of one half of the possible page colors
2977          * and the other with pages of the other colors.
2978          */
2979         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2980
2981         return batch;
2982
2983 #else
2984         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2985          * conditions.
2986          *
2987          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2988          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2989          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2990          *
2991          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2992          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2993          * can be a significant delay between the individual batches being
2994          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2995          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2996          */
2997         return 0;
2998 #endif
2999 }
3000
3001 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3002 {
3003         struct per_cpu_pages *pcp;
3004
3005         memset(p, 0, sizeof(*p));
3006
3007         pcp = &p->pcp;
3008         pcp->count = 0;
3009         pcp->high = 6 * batch;
3010         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3011         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
3012 }
3013
3014 /*
3015  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3016  * to the value high for the pageset p.
3017  */
3018
3019 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3020                                 unsigned long high)
3021 {
3022         struct per_cpu_pages *pcp;
3023
3024         pcp = &p->pcp;
3025         pcp->high = high;
3026         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3027         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3028                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3029 }
3030
3031
3032 #ifdef CONFIG_NUMA
3033 /*
3034  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3035  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3036  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3037  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3038  * with interrupts disabled.
3039  *
3040  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3041  *
3042  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3043  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3044  * hotplugged processors.
3045  *
3046  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3047  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3048  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3049  */
3050 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3051
3052 /*
3053  * Dynamically allocate memory for the
3054  * per cpu pageset array in struct zone.
3055  */
3056 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3057 {
3058         struct zone *zone, *dzone;
3059         int node = cpu_to_node(cpu);
3060
3061         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3062
3063         for_each_populated_zone(zone) {
3064                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3065                                          GFP_KERNEL, node);
3066                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3067                         goto bad;
3068
3069                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3070
3071                 if (percpu_pagelist_fraction)
3072                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3073                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3074         }
3075
3076         return 0;
3077 bad:
3078         for_each_zone(dzone) {
3079                 if (!populated_zone(dzone))
3080                         continue;
3081                 if (dzone == zone)
3082                         break;
3083                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3084                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3085         }
3086         return -ENOMEM;
3087 }
3088
3089 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3090 {
3091         struct zone *zone;
3092
3093         for_each_zone(zone) {
3094                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3095
3096                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3097                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3098                         kfree(pset);
3099                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3100         }
3101 }
3102
3103 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3104                 unsigned long action,
3105                 void *hcpu)
3106 {
3107         int cpu = (long)hcpu;
3108         int ret = NOTIFY_OK;
3109
3110         switch (action) {
3111         case CPU_UP_PREPARE:
3112         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3113                 if (process_zones(cpu))
3114                         ret = NOTIFY_BAD;
3115                 break;
3116         case CPU_UP_CANCELED:
3117         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3118         case CPU_DEAD:
3119         case CPU_DEAD_FROZEN:
3120                 free_zone_pagesets(cpu);
3121                 break;
3122         default:
3123                 break;
3124         }
3125         return ret;
3126 }
3127
3128 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3129         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3130
3131 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3132 {
3133         int err;
3134
3135         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3136          * A cpuup callback will do this for every cpu
3137          * as it comes online
3138          */
3139         err = process_zones(smp_processor_id());
3140         BUG_ON(err);
3141         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3142 }
3143
3144 #endif
3145
3146 static noinline __init_refok
3147 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3148 {
3149         int i;
3150         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3151         size_t alloc_size;
3152
3153         /*
3154          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3155          * per zone.
3156          */
3157         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3158                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3159         zone->wait_table_bits =
3160                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3161         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3162                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3163
3164         if (!slab_is_available()) {
3165                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3166                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3167         } else {
3168                 /*
3169                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3170                  * via memory hot-add.
3171                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3172                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3173                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3174                  * node itself as well.
3175                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3176                  * necessary.
3177                  */
3178                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3179         }
3180         if (!zone->wait_table)
3181                 return -ENOMEM;
3182
3183         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3184                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3185
3186         return 0;
3187 }
3188
3189 static int __zone_pcp_update(void *data)
3190 {
3191         struct zone *zone = data;
3192         int cpu;
3193         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3194
3195         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3196                 struct per_cpu_pageset *pset;
3197                 struct per_cpu_pages *pcp;
3198
3199                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3200                 pcp = &pset->pcp;
3201
3202                 local_irq_save(flags);
3203                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
3204                 setup_pageset(pset, batch);
3205                 local_irq_restore(flags);
3206         }
3207         return 0;
3208 }
3209
3210 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3211 {
3212         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3213 }
3214
3215 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3216 {
3217         int cpu;
3218         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3219
3220         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3221 #ifdef CONFIG_NUMA
3222                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3223                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3224                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3225 #else
3226                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3227 #endif
3228         }
3229         if (zone->present_pages)
3230                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3231                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3232 }
3233
3234 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3235                                         unsigned long zone_start_pfn,
3236                                         unsigned long size,
3237                                         enum memmap_context context)
3238 {
3239         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3240         int ret;
3241         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3242         if (ret)
3243                 return ret;
3244         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3245
3246         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3247
3248         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3249                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3250                         pgdat->node_id,
3251                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3252                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3253
3254         zone_init_free_lists(zone);
3255
3256         return 0;
3257 }
3258
3259 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3260 /*
3261  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3262  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3263  */
3264 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3265 {
3266         int i;
3267
3268         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3269                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3270                         return i;
3271
3272         return -1;
3273 }
3274
3275 /*
3276  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3277  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3278  */
3279 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3280 {
3281         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3282                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3283                         return index;
3284
3285         return -1;
3286 }
3287
3288 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3289 /*
3290  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3291  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3292  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3293  * alternative
3294  */
3295 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3296 {
3297         int i;
3298
3299         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3300                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3301                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3302
3303                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3304                         return early_node_map[i].nid;
3305         }
3306         /* This is a memory hole */
3307         return -1;
3308 }
3309 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3310
3311 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3312 {
3313         int nid;
3314
3315         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3316         if (nid >= 0)
3317                 return nid;
3318         /* just returns 0 */
3319         return 0;
3320 }
3321
3322 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3323 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3324 {
3325         int nid;
3326
3327         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3328         if (nid >= 0 && nid != node)
3329                 return false;
3330         return true;
3331 }
3332 #endif
3333
3334 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3335 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3336         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3337                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3338
3339 /**
3340  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3341  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3342  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3343  *
3344  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3345  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3346  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3347  */
3348 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3349                                                 unsigned long max_low_pfn)
3350 {
3351         int i;
3352
3353         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3354                 unsigned long size_pages = 0;
3355                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3356
3357                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3358                         continue;
3359
3360                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3361                         end_pfn = max_low_pfn;
3362
3363                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3364                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3365                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3366                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3367         }
3368 }
3369
3370 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3371 {
3372         int i;
3373         int ret;
3374
3375         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3376                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3377                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3378                 if (ret)
3379                         break;
3380         }
3381 }
3382 /**
3383  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3384  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3385  *
3386  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3387  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3388  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3389  */
3390 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3391 {
3392         int i;
3393
3394         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3395                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3396                                 early_node_map[i].start_pfn,
3397                                 early_node_map[i].end_pfn);
3398 }
3399
3400 /**
3401  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3402  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3403  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3404  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3405  *
3406  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3407  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3408  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3409  * PFNs will be 0.
3410  */
3411 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3412                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3413 {
3414         int i;
3415         *start_pfn = -1UL;
3416         *end_pfn = 0;
3417
3418         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3419                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3420                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3421         }
3422
3423         if (*start_pfn == -1UL)
3424                 *start_pfn = 0;
3425 }
3426
3427 /*
3428  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3429  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3430  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3431  */
3432 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3433 {
3434         int zone_index;
3435         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3436                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3437                         continue;
3438
3439                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3440                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3441                         break;
3442         }
3443
3444         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3445         movable_zone = zone_index;
3446 }
3447
3448 /*
3449  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3450  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3451  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3452  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3453  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3454  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3455  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3456  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3457  */
3458 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3459                                         unsigned long zone_type,
3460                                         unsigned long node_start_pfn,
3461                                         unsigned long node_end_pfn,
3462                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3463                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3464 {
3465         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3466         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3467                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3468                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3469                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3470                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3471                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3472
3473                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3474                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3475                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3476                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3477
3478                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3479                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3480                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3481         }
3482 }
3483
3484 /*
3485  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3486  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3487  */
3488 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3489                                         unsigned long zone_type,
3490                                         unsigned long *ignored)
3491 {
3492         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3493         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3494
3495         /* Get the start and end of the node and zone */
3496         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3497         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3498         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3499         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3500                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3501                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3502
3503         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3504         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3505                 return 0;
3506
3507         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3508         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3509         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3510
3511         /* Return the spanned pages */
3512         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3513 }
3514
3515 /*
3516  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3517  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3518  */
3519 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3520                                 unsigned long range_start_pfn,
3521                                 unsigned long range_end_pfn)
3522 {
3523         int i = 0;
3524         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3525         unsigned long start_pfn;
3526
3527         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3528         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3529         if (i == -1)
3530                 return 0;
3531
3532         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3533
3534         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3535         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3536                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3537
3538         /* Find all holes for the zone within the node */
3539         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3540
3541                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3542                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3543                         break;
3544
3545                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3546                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3547                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3548
3549                 /* Update the hole size cound and move on */
3550                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3551                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3552                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3553                 }
3554                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3555         }
3556
3557         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3558         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3559                 hole_pages += range_end_pfn -
3560                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3561
3562         return hole_pages;
3563 }
3564
3565 /**
3566  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3567  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3568  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3569  *
3570  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3571  */
3572 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3573                                                         unsigned long end_pfn)
3574 {
3575         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3576 }
3577
3578 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3579 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3580                                         unsigned long zone_type,
3581                                         unsigned long *ignored)
3582 {
3583         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3584         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3585
3586         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3587         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3588                                                         node_start_pfn);
3589         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3590                                                         node_end_pfn);
3591
3592         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3593                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3594                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3595         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3596 }
3597
3598 #else
3599 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3600                                         unsigned long zone_type,
3601                                         unsigned long *zones_size)
3602 {
3603         return zones_size[zone_type];
3604 }
3605
3606 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3607                                                 unsigned long zone_type,
3608                                                 unsigned long *zholes_size)
3609 {
3610         if (!zholes_size)
3611                 return 0;
3612
3613         return zholes_size[zone_type];
3614 }
3615
3616 #endif
3617
3618 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3619                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3620 {
3621         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3622         enum zone_type i;
3623
3624         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3625                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3626                                                                 zones_size);
3627         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3628
3629         realtotalpages = totalpages;
3630         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3631                 realtotalpages -=
3632                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3633                                                                 zholes_size);
3634         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3635         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3636                                                         realtotalpages);
3637 }
3638
3639 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3640 /*
3641  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3642  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3643  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3644  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3645  * bytes.
3646  */
3647 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3648 {
3649         unsigned long usemapsize;
3650
3651         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3652         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3653         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3654         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3655
3656         return usemapsize / 8;
3657 }
3658
3659 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3660                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3661 {
3662         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3663         zone->pageblock_flags = NULL;
3664         if (usemapsize)
3665                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3666 }
3667 #else
3668 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3669                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3670 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3671
3672 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3673
3674 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3675 static inline int pageblock_default_order(void)
3676 {
3677         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3678                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3679
3680         return MAX_ORDER-1;
3681 }
3682
3683 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3684 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3685 {
3686         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3687         if (pageblock_order)
3688                 return;
3689
3690         /*
3691          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3692          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3693          */
3694         pageblock_order = order;
3695 }
3696 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3697
3698 /*
3699  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3700  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3701  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3702  * pageblock_order based on the kernel config
3703  */
3704 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3705 {
3706         return MAX_ORDER-1;
3707 }
3708 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3709
3710 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3711
3712 /*
3713  * Set up the zone data structures:
3714  *   - mark all pages reserved
3715  *   - mark all memory queues empty
3716  *   - clear the memory bitmaps
3717  */
3718 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3719                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3720 {
3721         enum zone_type j;
3722         int nid = pgdat->node_id;
3723         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3724         int ret;
3725
3726         pgdat_resize_init(pgdat);
3727         pgdat->nr_zones = 0;
3728         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3729         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3730         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3731         
3732         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3733                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3734                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3735                 enum lru_list l;
3736
3737                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3738                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3739                                                                 zholes_size);
3740
3741                 /*
3742                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3743                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3744                  * and per-cpu initialisations
3745                  */
3746                 memmap_pages =
3747                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3748                 if (realsize >= memmap_pages) {
3749                         realsize -= memmap_pages;
3750                         if (memmap_pages)
3751                                 printk(KERN_DEBUG
3752                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3753                                        zone_names[j], memmap_pages);
3754                 } else
3755                         printk(KERN_WARNING
3756                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3757                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3758
3759                 /* Account for reserved pages */
3760                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3761                         realsize -= dma_reserve;
3762                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3763                                         zone_names[0], dma_reserve);
3764                 }
3765
3766                 if (!is_highmem_idx(j))
3767                         nr_kernel_pages += realsize;
3768                 nr_all_pages += realsize;
3769
3770                 zone->spanned_pages = size;
3771                 zone->present_pages = realsize;
3772 #ifdef CONFIG_NUMA
3773                 zone->node = nid;
3774                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3775                                                 / 100;
3776                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3777 #endif
3778                 zone->name = zone_names[j];
3779                 spin_lock_init(&zone->lock);
3780                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3781                 zone_seqlock_init(zone);
3782                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3783
3784                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3785
3786                 zone_pcp_init(zone);
3787                 for_each_lru(l) {
3788                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3789                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3790                 }
3791                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3792                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3793                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3794                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3795                 zap_zone_vm_stats(zone);
3796                 zone->flags = 0;
3797                 if (!size)
3798                         continue;
3799
3800                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3801                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3802                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3803                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3804                 BUG_ON(ret);
3805                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3806                 zone_start_pfn += size;
3807         }
3808 }
3809
3810 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3811 {
3812         /* Skip empty nodes */
3813         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3814                 return;
3815
3816 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3817         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3818         if (!pgdat->node_mem_map) {
3819                 unsigned long size, start, end;
3820                 struct page *map;
3821
3822                 /*
3823                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3824                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3825                  * for the buddy allocator to function correctly.
3826                  */
3827                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3828                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3829                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3830                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3831                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3832                 if (!map)
3833                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3834                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3835         }
3836 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3837         /*
3838          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3839          */
3840         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3841                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3842 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3843                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3844                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3845 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3846         }
3847 #endif
3848 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3849 }
3850
3851 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3852                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3853 {
3854         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3855
3856         pgdat->node_id = nid;
3857         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3858         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3859
3860         alloc_node_mem_map(pgdat);
3861 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3862         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3863                 nid, (unsigned long)pgdat,
3864                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3865 #endif
3866
3867         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3868 }
3869
3870 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3871
3872 #if MAX_NUMNODES > 1
3873 /*
3874  * Figure out the number of possible node ids.
3875  */
3876 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3877 {
3878         unsigned int node;
3879         unsigned int highest = 0;
3880
3881         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3882                 highest = node;
3883         nr_node_ids = highest + 1;
3884 }
3885 #else
3886 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3887 {
3888 }
3889 #endif
3890
3891 /**
3892  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3893  * @nid: The node ID the range resides on
3894  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3895  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3896  *
3897  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3898  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3899  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3900  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3901  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3902  */
3903 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3904                                                 unsigned long end_pfn)
3905 {
3906         int i;
3907
3908         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3909                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3910                         "%d entries of %d used\n",
3911                         nid, start_pfn, end_pfn,
3912                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3913
3914         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3915
3916         /* Merge with existing active regions if possible */
3917         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3918                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3919                         continue;
3920
3921                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3922                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3923                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3924                         return;
3925
3926                 /* Merge forward if suitable */
3927                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3928                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3929                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3930                         return;
3931                 }
3932
3933                 /* Merge backward if suitable */
3934                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3935                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3936                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3937                         return;
3938                 }
3939         }
3940
3941         /* Check that early_node_map is large enough */
3942         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3943                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3944                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3945                 return;
3946         }
3947
3948         early_node_map[i].nid = nid;
3949         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3950         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3951         nr_nodemap_entries = i + 1;
3952 }
3953
3954 /**
3955  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3956  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3957  * @start_pfn: The new PFN of the range
3958  * @end_pfn: The new PFN of the range
3959  *
3960  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3961  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3962  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3963  * range.
3964  */
3965 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3966                                 unsigned long end_pfn)
3967 {
3968         int i, j;
3969         int removed = 0;
3970
3971         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3972                           nid, start_pfn, end_pfn);
3973
3974         /* Find the old active region end and shrink */
3975         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3976                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3977                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3978                         /* clear it */
3979                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3980                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3981                         removed = 1;
3982                         continue;
3983                 }
3984                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3985                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3986                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3987                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3988                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3989                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3990                         continue;
3991                 }
3992                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3993                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3994                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3995                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3996                         continue;
3997                 }
3998         }
3999
4000         if (!removed)
4001                 return;
4002
4003         /* remove the blank ones */
4004         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4005                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4006                         continue;
4007                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4008                         continue;
4009                 /* we found it, get rid of it */
4010                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4011                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4012                                 sizeof(early_node_map[j]));
4013                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4014                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4015                 nr_nodemap_entries--;
4016         }
4017 }
4018
4019 /**
4020  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4021  *
4022  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4023  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4024  * all currently registered regions.
4025  */
4026 void __init remove_all_active_ranges(void)
4027 {
4028         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4029         nr_nodemap_entries = 0;
4030 }
4031
4032 /* Compare two active node_active_regions */
4033 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4034 {
4035         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4036         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4037
4038         /* Done this way to avoid overflows */
4039         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4040                 return 1;
4041         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4042                 return -1;
4043
4044         return 0;
4045 }
4046
4047 /* sort the node_map by start_pfn */
4048 static void __init sort_node_map(void)
4049 {
4050         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4051                         sizeof(struct node_active_region),
4052                         cmp_node_active_region, NULL);
4053 }
4054
4055 /* Find the lowest pfn for a node */
4056 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4057 {
4058         int i;
4059         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4060
4061         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4062         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4063                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4064
4065         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4066                 printk(KERN_WARNING
4067                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4068                 return 0;
4069         }
4070
4071         return min_pfn;
4072 }
4073
4074 /**
4075  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4076  *
4077  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4078  * add_active_range().
4079  */
4080 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4081 {
4082         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4083 }
4084
4085 /*
4086  * early_calculate_totalpages()
4087  * Sum pages in active regions for movable zone.
4088  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4089  */
4090 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4091 {
4092         int i;
4093         unsigned long totalpages = 0;
4094
4095         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4096                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4097                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4098                 totalpages += pages;
4099                 if (pages)
4100                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4101         }
4102         return totalpages;
4103 }
4104
4105 /*
4106  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4107  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4108  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4109  * others
4110  */
4111 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4112 {
4113         int i, nid;
4114         unsigned long usable_startpfn;
4115         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4116         /* save the state before borrow the nodemask */
4117         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4118         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4119         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4120
4121         /*
4122          * If movablecore was specified, calculate what size of
4123          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4124          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4125          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4126          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4127          * what movablecore would have allowed.
4128          */
4129         if (required_movablecore) {
4130                 unsigned long corepages;
4131
4132                 /*
4133                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4134                  * was requested by the user
4135                  */
4136                 required_movablecore =
4137                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4138                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4139
4140                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4141         }
4142
4143         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4144         if (!required_kernelcore)
4145                 goto out;
4146
4147         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4148         find_usable_zone_for_movable();
4149         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4150
4151 restart:
4152         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4153         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4154         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4155                 /*
4156                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4157                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4158                  * amount of memory for the kernel
4159                  */
4160                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4161                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4162
4163                 /*
4164                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4165                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4166                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4167                  */
4168                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4169
4170                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4171                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4172                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4173                         unsigned long size_pages;
4174
4175                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4176                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4177                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4178                         if (start_pfn >= end_pfn)
4179                                 continue;
4180
4181                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4182                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4183                                 unsigned long kernel_pages;
4184                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4185                                                                 - start_pfn;
4186
4187                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4188                                                         kernelcore_remaining);
4189                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4190                                                         required_kernelcore);
4191
4192                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4193                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4194
4195                                         /*
4196                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4197                                          * that if we have to rebalance
4198                                          * kernelcore across nodes, we will
4199                                          * not double account here
4200                                          */
4201                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4202                                         continue;
4203                                 }
4204                                 start_pfn = usable_startpfn;
4205                         }
4206
4207                         /*
4208                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4209                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4210                          * number of pages used as kernelcore
4211                          */
4212                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4213                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4214                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4215                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4216
4217                         /*
4218                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4219                          * break if the kernelcore for this node has been
4220                          * satisified
4221                          */
4222                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4223                                                                 size_pages);
4224                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4225                         if (!kernelcore_remaining)
4226                                 break;
4227                 }
4228         }
4229
4230         /*
4231          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4232          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4233          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4234          * satisified
4235          */
4236         usable_nodes--;
4237         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4238                 goto restart;
4239
4240         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4241         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4242                 zone_movable_pfn[nid] =
4243                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4244
4245 out:
4246         /* restore the node_state */
4247         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4248 }
4249
4250 /* Any regular memory on that node ? */
4251 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4252 {
4253 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4254         enum zone_type zone_type;
4255
4256         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4257                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4258                 if (zone->present_pages)
4259                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4260         }
4261 #endif
4262 }
4263
4264 /**
4265  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4266  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4267  *
4268  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4269  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4270  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4271  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4272  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4273  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4274  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4275  * at arch_max_dma_pfn.
4276  */
4277 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4278 {
4279         unsigned long nid;
4280         int i;
4281
4282         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4283         sort_node_map();
4284
4285         /* Record where the zone boundaries are */
4286         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4287                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4288         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4289                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4290         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4291         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4292         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4293                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4294                         continue;
4295                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4296                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4297                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4298                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4299         }
4300         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4301         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4302
4303         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4304         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4305         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4306
4307         /* Print out the zone ranges */
4308         printk("Zone PFN ranges:\n");
4309         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4310                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4311                         continue;
4312                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4313                                 zone_names[i],
4314                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4315                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4316         }
4317
4318         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4319         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4320         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4321                 if (zone_movable_pfn[i])
4322                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4323         }
4324
4325         /* Print out the early_node_map[] */
4326         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4327         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4328                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4329                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4330                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4331
4332         /* Initialise every node */
4333         mminit_verify_pageflags_layout();
4334         setup_nr_node_ids();
4335         for_each_online_node(nid) {
4336                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4337                 free_area_init_node(nid, NULL,
4338                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4339
4340                 /* Any memory on that node */
4341                 if (pgdat->node_present_pages)
4342                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4343                 check_for_regular_memory(pgdat);
4344         }
4345 }
4346
4347 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4348 {
4349         unsigned long long coremem;
4350         if (!p)
4351                 return -EINVAL;
4352
4353         coremem = memparse(p, &p);
4354         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4355
4356         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4357         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4358
4359         return 0;
4360 }
4361
4362 /*
4363  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4364  * cannot be reclaimed or migrated.
4365  */
4366 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4367 {
4368         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4369 }
4370
4371 /*
4372  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4373  * can be reclaimed or migrated.
4374  */
4375 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4376 {
4377         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4378 }
4379
4380 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4381 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4382
4383 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4384
4385 /**
4386  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4387  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4388  *
4389  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4390  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4391  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4392  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4393  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4394  * smaller per-cpu batchsize.
4395  */
4396 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4397 {
4398         dma_reserve = new_dma_reserve;
4399 }
4400
4401 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4402 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4403 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4404 #endif
4405
4406 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4407 {
4408         free_area_init_node(0, zones_size,
4409                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4410 }
4411
4412 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4413                                  unsigned long action, void *hcpu)
4414 {
4415         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4416
4417         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4418                 drain_pages(cpu);
4419
4420                 /*
4421                  * Spill the event counters of the dead processor
4422                  * into the current processors event counters.
4423                  * This artificially elevates the count of the current
4424                  * processor.
4425                  */
4426                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4427
4428                 /*
4429                  * Zero the differential counters of the dead processor
4430                  * so that the vm statistics are consistent.
4431                  *
4432                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4433                  * race with what we are doing.
4434                  */
4435                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4436         }
4437         return NOTIFY_OK;
4438 }
4439
4440 void __init page_alloc_init(void)
4441 {
4442         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4443 }
4444
4445 /*
4446  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4447  *      or min_free_kbytes changes.
4448  */
4449 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4450 {
4451         struct pglist_data *pgdat;
4452         unsigned long reserve_pages = 0;
4453         enum zone_type i, j;
4454
4455         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4456                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4457                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4458                         unsigned long max = 0;
4459
4460                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4461                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4462                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4463                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4464                         }
4465
4466                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4467                         max += high_wmark_pages(zone);
4468
4469                         if (max > zone->present_pages)
4470                                 max = zone->present_pages;
4471                         reserve_pages += max;
4472                 }
4473         }
4474         totalreserve_pages = reserve_pages;
4475 }
4476
4477 /*
4478  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4479  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4480  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4481  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4482  */
4483 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4484 {
4485         struct pglist_data *pgdat;
4486         enum zone_type j, idx;
4487
4488         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4489                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4490                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4491                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4492
4493                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4494
4495                         idx = j;
4496                         while (idx) {
4497                                 struct zone *lower_zone;
4498
4499                                 idx--;
4500
4501                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4502                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4503
4504                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4505                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4506                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4507                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4508                         }
4509                 }
4510         }
4511
4512         /* update totalreserve_pages */
4513         calculate_totalreserve_pages();
4514 }
4515
4516 /**
4517  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4518  * or when memory is hot-{added|removed}
4519  *
4520  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4521  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4522  */
4523 void setup_per_zone_wmarks(void)
4524 {
4525         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4526         unsigned long lowmem_pages = 0;
4527         struct zone *zone;
4528         unsigned long flags;
4529
4530         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4531         for_each_zone(zone) {
4532                 if (!is_highmem(zone))
4533                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4534         }
4535
4536         for_each_zone(zone) {
4537                 u64 tmp;
4538
4539                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4540                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4541                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4542                 if (is_highmem(zone)) {
4543                         /*
4544                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4545                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4546                          * value here.
4547                          *
4548                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4549                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4550                          * not be capped for highmem.
4551                          */
4552                         int min_pages;
4553
4554                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4555                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4556                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4557                         if (min_pages > 128)
4558                                 min_pages = 128;
4559                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4560                 } else {
4561                         /*
4562                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4563                          * proportionate to the zone's size.
4564                          */
4565                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4566                 }
4567
4568                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4569                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4570                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4571                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4572         }
4573
4574         /* update totalreserve_pages */
4575         calculate_totalreserve_pages();
4576 }
4577
4578 /*
4579  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4580  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4581  * to be referenced again before it is swapped out.
4582  *
4583  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4584  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4585  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4586  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4587  *
4588  * total     target    max
4589  * memory    ratio     inactive anon
4590  * -------------------------------------
4591  *   10MB       1         5MB
4592  *  100MB       1        50MB
4593  *    1GB       3       250MB
4594  *   10GB      10       0.9GB
4595  *  100GB      31         3GB
4596  *    1TB     101        10GB
4597  *   10TB     320        32GB
4598  */
4599 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4600 {
4601         unsigned int gb, ratio;
4602
4603         /* Zone size in gigabytes */
4604         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4605         if (gb)
4606                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4607         else
4608                 ratio = 1;
4609
4610         zone->inactive_ratio = ratio;
4611 }
4612
4613 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4614 {
4615         struct zone *zone;
4616
4617         for_each_zone(zone)
4618                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4619 }
4620
4621 /*
4622  * Initialise min_free_kbytes.
4623  *
4624  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4625  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4626  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4627  *
4628  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4629  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4630  *
4631  * which yields
4632  *
4633  * 16MB:        512k
4634  * 32MB:        724k
4635  * 64MB:        1024k
4636  * 128MB:       1448k
4637  * 256MB:       2048k
4638  * 512MB:       2896k
4639  * 1024MB:      4096k
4640  * 2048MB:      5792k
4641  * 4096MB:      8192k
4642  * 8192MB:      11584k
4643  * 16384MB:     16384k
4644  */
4645 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4646 {
4647         unsigned long lowmem_kbytes;
4648
4649         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4650
4651         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4652         if (min_free_kbytes < 128)
4653                 min_free_kbytes = 128;
4654         if (min_free_kbytes > 65536)
4655                 min_free_kbytes = 65536;
4656         setup_per_zone_wmarks();
4657         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4658         setup_per_zone_inactive_ratio();
4659         return 0;
4660 }
4661 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4662
4663 /*
4664  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4665  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4666  *      changes.
4667  */
4668 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4669         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4670 {
4671         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4672         if (write)
4673                 setup_per_zone_wmarks();
4674         return 0;
4675 }
4676
4677 #ifdef CONFIG_NUMA
4678 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4679         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4680 {
4681         struct zone *zone;
4682         int rc;
4683
4684         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4685         if (rc)
4686                 return rc;
4687
4688         for_each_zone(zone)
4689                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4690                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4691         return 0;
4692 }
4693
4694 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4695         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4696 {
4697         struct zone *zone;
4698         int rc;
4699
4700         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4701         if (rc)
4702                 return rc;
4703
4704         for_each_zone(zone)
4705                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4706                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4707         return 0;
4708 }
4709 #endif
4710
4711 /*
4712  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4713  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4714  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4715  *
4716  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4717  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4718  * if in function of the boot time zone sizes.
4719  */
4720 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4721         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4722 {
4723         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4724         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4725         return 0;
4726 }
4727
4728 /*
4729  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4730  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4731  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4732  */
4733
4734 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4735         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4736 {
4737         struct zone *zone;
4738         unsigned int cpu;
4739         int ret;
4740
4741         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4742         if (!write || (ret == -EINVAL))
4743                 return ret;
4744         for_each_populated_zone(zone) {
4745                 for_each_online_cpu(cpu) {
4746                         unsigned long  high;
4747                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4748                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4749                 }
4750         }
4751         return 0;
4752 }
4753
4754 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4755
4756 #ifdef CONFIG_NUMA
4757 static int __init set_hashdist(char *str)
4758 {
4759         if (!str)
4760                 return 0;
4761         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4762         return 1;
4763 }
4764 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4765 #endif
4766
4767 /*
4768  * allocate a large system hash table from bootmem
4769  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4770  *   quantity of entries
4771  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4772  */
4773 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4774                                      unsigned long bucketsize,
4775                                      unsigned long numentries,
4776                                      int scale,
4777                                      int flags,
4778                                      unsigned int *_hash_shift,
4779                                      unsigned int *_hash_mask,
4780                                      unsigned long limit)
4781 {
4782         unsigned long long max = limit;
4783         unsigned long log2qty, size;
4784         void *table = NULL;
4785
4786         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4787         if (!numentries) {
4788                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4789                 numentries = nr_kernel_pages;
4790                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4791                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4792                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4793
4794                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4795                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4796                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4797                 else
4798                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4799
4800                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4801                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4802                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4803         }
4804         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4805
4806         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4807         if (max == 0) {
4808                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4809                 do_div(max, bucketsize);
4810         }
4811
4812         if (numentries > max)
4813                 numentries = max;
4814
4815         log2qty = ilog2(numentries);
4816
4817         do {
4818                 size = bucketsize << log2qty;
4819                 if (flags & HASH_EARLY)
4820                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4821                 else if (hashdist)
4822                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4823                 else {
4824                         /*
4825                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4826                          * some pages at the end of hash table which
4827                          * alloc_pages_exact() automatically does
4828                          */
4829                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4830                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4831                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4832                         }
4833                 }
4834         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4835
4836         if (!table)
4837                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4838
4839         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4840                tablename,
4841                (1U << log2qty),
4842                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4843                size);
4844
4845         if (_hash_shift)
4846                 *_hash_shift = log2qty;
4847         if (_hash_mask)
4848                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4849
4850         return table;
4851 }
4852
4853 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4854 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4855                                                         unsigned long pfn)
4856 {
4857 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4858         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4859 #else
4860         return zone->pageblock_flags;
4861 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4862 }
4863
4864 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4865 {
4866 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4867         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4868         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4869 #else
4870         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4871         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4872 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4873 }
4874
4875 /**
4876  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4877  * @page: The page within the block of interest
4878  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4879  * @end_bitidx: The last bit of interest
4880  * returns pageblock_bits flags
4881  */
4882 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4883                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4884 {
4885         struct zone *zone;
4886         unsigned long *bitmap;
4887         unsigned long pfn, bitidx;
4888         unsigned long flags = 0;
4889         unsigned long value = 1;
4890
4891         zone = page_zone(page);
4892         pfn = page_to_pfn(page);
4893         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4894         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4895
4896         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4897                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4898                         flags |= value;
4899
4900         return flags;
4901 }
4902
4903 /**
4904  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4905  * @page: The page within the block of interest
4906  * @start_bitidx: The first bit of interest
4907  * @end_bitidx: The last bit of interest
4908  * @flags: The flags to set
4909  */
4910 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4911                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4912 {
4913         struct zone *zone;
4914         unsigned long *bitmap;
4915         unsigned long pfn, bitidx;
4916         unsigned long value = 1;
4917
4918         zone = page_zone(page);
4919         pfn = page_to_pfn(page);
4920         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4921         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4922         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4923         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4924
4925         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4926                 if (flags & value)
4927                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4928                 else
4929                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4930 }
4931
4932 /*
4933  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4934  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4935  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4936  */
4937
4938 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4939 {
4940         struct zone *zone;
4941         unsigned long flags;
4942         int ret = -EBUSY;
4943         int zone_idx;
4944
4945         zone = page_zone(page);
4946         zone_idx = zone_idx(zone);
4947         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4948         /*
4949          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4950          */
4951         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE &&
4952             zone_idx != ZONE_MOVABLE)
4953                 goto out;
4954         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4955         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4956         ret = 0;
4957 out:
4958         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4959         if (!ret)
4960                 drain_all_pages();
4961         return ret;
4962 }
4963
4964 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4965 {
4966         struct zone *zone;
4967         unsigned long flags;
4968         zone = page_zone(page);
4969         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4970         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4971                 goto out;
4972         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4973         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4974 out:
4975         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4976 }
4977
4978 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4979 /*
4980  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4981  */
4982 void
4983 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4984 {
4985         struct page *page;
4986         struct zone *zone;
4987         int order, i;
4988         unsigned long pfn;
4989         unsigned long flags;
4990         /* find the first valid pfn */
4991         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4992                 if (pfn_valid(pfn))
4993                         break;
4994         if (pfn == end_pfn)
4995                 return;
4996         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4997         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4998         pfn = start_pfn;
4999         while (pfn < end_pfn) {
5000                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5001                         pfn++;
5002                         continue;
5003                 }
5004                 page = pfn_to_page(pfn);
5005                 BUG_ON(page_count(page));
5006                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5007                 order = page_order(page);
5008 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5009                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5010                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5011 #endif
5012                 list_del(&page->lru);
5013                 rmv_page_order(page);
5014                 zone->free_area[order].nr_free--;
5015                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5016                                       - (1UL << order));
5017                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5018                         SetPageReserved((page+i));
5019                 pfn += (1 << order);
5020         }
5021         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5022 }
5023 #endif