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