40db96a655d0c23ad7df245f6dd990b6555c8f4f
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40 #include <linux/sort.h>
41 #include <linux/pfn.h>
42
43 #include <asm/tlbflush.h>
44 #include <asm/div64.h>
45 #include "internal.h"
46
47 /*
48  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
49  * initializer cleaner
50  */
51 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
52 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
53 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
54 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
55 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
56 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
57 long nr_swap_pages;
58 int percpu_pagelist_fraction;
59
60 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
61
62 /*
63  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
64  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
65  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
66  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
67  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
68  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
69  *
70  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
71  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
72  */
73 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
74          256,
75 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
76          256,
77 #endif
78 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
79          32
80 #endif
81 };
82
83 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
84
85 /*
86  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
87  * id is encoded in the upper bits of page->flags
88  */
89 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
90 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
91
92 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
93          "DMA",
94 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
95          "DMA32",
96 #endif
97          "Normal",
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99          "HighMem"
100 #endif
101 };
102
103 int min_free_kbytes = 1024;
104
105 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
106 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
107 static unsigned long __initdata dma_reserve;
108
109 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
110   /*
111    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maxmimum number of distinct
112    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
113    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
114    * so the number of times add_active_range() can be called is
115    * related to the number of nodes and the number of holes
116    */
117   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
118     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
119     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
120   #else
121     #if MAX_NUMNODES >= 32
122       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
123       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
124     #else
125       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
126       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
127     #endif
128   #endif
129
130   struct node_active_region __initdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
131   int __initdata nr_nodemap_entries;
132   unsigned long __initdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
133   unsigned long __initdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
134 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
135   unsigned long __initdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
136   unsigned long __initdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
137 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
138 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
139
140 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
141 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
142 {
143         int ret = 0;
144         unsigned seq;
145         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
146
147         do {
148                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
149                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
150                         ret = 1;
151                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
152                         ret = 1;
153         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
154
155         return ret;
156 }
157
158 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
159 {
160 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
161         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
162                 return 0;
163 #endif
164         if (zone != page_zone(page))
165                 return 0;
166
167         return 1;
168 }
169 /*
170  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
171  */
172 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
173 {
174         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
175                 return 1;
176         if (!page_is_consistent(zone, page))
177                 return 1;
178
179         return 0;
180 }
181 #else
182 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
183 {
184         return 0;
185 }
186 #endif
187
188 static void bad_page(struct page *page)
189 {
190         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
191                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
192                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
193                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
194                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
195                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
196                 page_mapcount(page), page_count(page));
197         dump_stack();
198         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
199                         1 << PG_private |
200                         1 << PG_locked  |
201                         1 << PG_active  |
202                         1 << PG_dirty   |
203                         1 << PG_reclaim |
204                         1 << PG_slab    |
205                         1 << PG_swapcache |
206                         1 << PG_writeback |
207                         1 << PG_buddy );
208         set_page_count(page, 0);
209         reset_page_mapcount(page);
210         page->mapping = NULL;
211         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
212 }
213
214 /*
215  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
216  *
217  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
218  *
219  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
220  *
221  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
222  * the head page (even the head page has this).
223  *
224  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
225  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
226  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
227  */
228
229 static void free_compound_page(struct page *page)
230 {
231         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
232 }
233
234 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
235 {
236         int i;
237         int nr_pages = 1 << order;
238
239         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
240         page[1].lru.prev = (void *)order;
241         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
242                 struct page *p = page + i;
243
244                 __SetPageCompound(p);
245                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
246         }
247 }
248
249 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
250 {
251         int i;
252         int nr_pages = 1 << order;
253
254         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
255                 bad_page(page);
256
257         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
258                 struct page *p = page + i;
259
260                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
261                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
262                         bad_page(page);
263                 __ClearPageCompound(p);
264         }
265 }
266
267 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
268 {
269         int i;
270
271         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
272         /*
273          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
274          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
275          */
276         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
277         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
278                 clear_highpage(page + i);
279 }
280
281 /*
282  * function for dealing with page's order in buddy system.
283  * zone->lock is already acquired when we use these.
284  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
285  */
286 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
287 {
288         return page_private(page);
289 }
290
291 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
292 {
293         set_page_private(page, order);
294         __SetPageBuddy(page);
295 }
296
297 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
298 {
299         __ClearPageBuddy(page);
300         set_page_private(page, 0);
301 }
302
303 /*
304  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
305  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
306  *
307  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
308  * the following equation:
309  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
310  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
311  * 1 buddy is #10:
312  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
313  *
314  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
315  * satisfies the following equation:
316  *     P = B & ~(1 << O)
317  *
318  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
319  */
320 static inline struct page *
321 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
322 {
323         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
324
325         return page + (buddy_idx - page_idx);
326 }
327
328 static inline unsigned long
329 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
330 {
331         return (page_idx & ~(1 << order));
332 }
333
334 /*
335  * This function checks whether a page is free && is the buddy
336  * we can do coalesce a page and its buddy if
337  * (a) the buddy is not in a hole &&
338  * (b) the buddy is in the buddy system &&
339  * (c) a page and its buddy have the same order &&
340  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
341  *
342  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
343  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
344  *
345  * For recording page's order, we use page_private(page).
346  */
347 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
348                                                                 int order)
349 {
350 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
351         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
352                 return 0;
353 #endif
354
355         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
356                 return 0;
357
358         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
359                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
360                 return 1;
361         }
362         return 0;
363 }
364
365 /*
366  * Freeing function for a buddy system allocator.
367  *
368  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
369  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
370  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
371  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
372  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
373  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
374  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
375  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
376  * parts of the VM system.
377  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
378  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
379  * order is recorded in page_private(page) field.
380  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
381  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
382  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
383  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
384  * triggers coalescing into a block of larger size.            
385  *
386  * -- wli
387  */
388
389 static inline void __free_one_page(struct page *page,
390                 struct zone *zone, unsigned int order)
391 {
392         unsigned long page_idx;
393         int order_size = 1 << order;
394
395         if (unlikely(PageCompound(page)))
396                 destroy_compound_page(page, order);
397
398         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
399
400         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
401         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
402
403         zone->free_pages += order_size;
404         while (order < MAX_ORDER-1) {
405                 unsigned long combined_idx;
406                 struct free_area *area;
407                 struct page *buddy;
408
409                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
410                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
411                         break;          /* Move the buddy up one level. */
412
413                 list_del(&buddy->lru);
414                 area = zone->free_area + order;
415                 area->nr_free--;
416                 rmv_page_order(buddy);
417                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
418                 page = page + (combined_idx - page_idx);
419                 page_idx = combined_idx;
420                 order++;
421         }
422         set_page_order(page, order);
423         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
424         zone->free_area[order].nr_free++;
425 }
426
427 static inline int free_pages_check(struct page *page)
428 {
429         if (unlikely(page_mapcount(page) |
430                 (page->mapping != NULL)  |
431                 (page_count(page) != 0)  |
432                 (page->flags & (
433                         1 << PG_lru     |
434                         1 << PG_private |
435                         1 << PG_locked  |
436                         1 << PG_active  |
437                         1 << PG_reclaim |
438                         1 << PG_slab    |
439                         1 << PG_swapcache |
440                         1 << PG_writeback |
441                         1 << PG_reserved |
442                         1 << PG_buddy ))))
443                 bad_page(page);
444         if (PageDirty(page))
445                 __ClearPageDirty(page);
446         /*
447          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
448          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
449          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
450          */
451         return PageReserved(page);
452 }
453
454 /*
455  * Frees a list of pages. 
456  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
457  * count is the number of pages to free.
458  *
459  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
460  * see if this freeing clears that state.
461  *
462  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
463  * pinned" detection logic.
464  */
465 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
466                                         struct list_head *list, int order)
467 {
468         spin_lock(&zone->lock);
469         zone->all_unreclaimable = 0;
470         zone->pages_scanned = 0;
471         while (count--) {
472                 struct page *page;
473
474                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
475                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
476                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
477                 list_del(&page->lru);
478                 __free_one_page(page, zone, order);
479         }
480         spin_unlock(&zone->lock);
481 }
482
483 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
484 {
485         spin_lock(&zone->lock);
486         zone->all_unreclaimable = 0;
487         zone->pages_scanned = 0;
488         __free_one_page(page, zone ,order);
489         spin_unlock(&zone->lock);
490 }
491
492 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
493 {
494         unsigned long flags;
495         int i;
496         int reserved = 0;
497
498         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
499                 reserved += free_pages_check(page + i);
500         if (reserved)
501                 return;
502
503         if (!PageHighMem(page))
504                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
505         arch_free_page(page, order);
506         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
507
508         local_irq_save(flags);
509         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
510         free_one_page(page_zone(page), page, order);
511         local_irq_restore(flags);
512 }
513
514 /*
515  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
516  */
517 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
518 {
519         if (order == 0) {
520                 __ClearPageReserved(page);
521                 set_page_count(page, 0);
522                 set_page_refcounted(page);
523                 __free_page(page);
524         } else {
525                 int loop;
526
527                 prefetchw(page);
528                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
529                         struct page *p = &page[loop];
530
531                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
532                                 prefetchw(p + 1);
533                         __ClearPageReserved(p);
534                         set_page_count(p, 0);
535                 }
536
537                 set_page_refcounted(page);
538                 __free_pages(page, order);
539         }
540 }
541
542
543 /*
544  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
545  * Please do not alter this order without good reasons and regression
546  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
547  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
548  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
549  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
550  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
551  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
552  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
553  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
554  *
555  * -- wli
556  */
557 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
558         int low, int high, struct free_area *area)
559 {
560         unsigned long size = 1 << high;
561
562         while (high > low) {
563                 area--;
564                 high--;
565                 size >>= 1;
566                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
567                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
568                 area->nr_free++;
569                 set_page_order(&page[size], high);
570         }
571 }
572
573 /*
574  * This page is about to be returned from the page allocator
575  */
576 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
577 {
578         if (unlikely(page_mapcount(page) |
579                 (page->mapping != NULL)  |
580                 (page_count(page) != 0)  |
581                 (page->flags & (
582                         1 << PG_lru     |
583                         1 << PG_private |
584                         1 << PG_locked  |
585                         1 << PG_active  |
586                         1 << PG_dirty   |
587                         1 << PG_reclaim |
588                         1 << PG_slab    |
589                         1 << PG_swapcache |
590                         1 << PG_writeback |
591                         1 << PG_reserved |
592                         1 << PG_buddy ))))
593                 bad_page(page);
594
595         /*
596          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
597          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
598          */
599         if (PageReserved(page))
600                 return 1;
601
602         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
603                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
604                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
605         set_page_private(page, 0);
606         set_page_refcounted(page);
607         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
608
609         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
610                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
611
612         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
613                 prep_compound_page(page, order);
614
615         return 0;
616 }
617
618 /* 
619  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
620  * Call me with the zone->lock already held.
621  */
622 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
623 {
624         struct free_area * area;
625         unsigned int current_order;
626         struct page *page;
627
628         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
629                 area = zone->free_area + current_order;
630                 if (list_empty(&area->free_list))
631                         continue;
632
633                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
634                 list_del(&page->lru);
635                 rmv_page_order(page);
636                 area->nr_free--;
637                 zone->free_pages -= 1UL << order;
638                 expand(zone, page, order, current_order, area);
639                 return page;
640         }
641
642         return NULL;
643 }
644
645 /* 
646  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
647  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
648  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
649  */
650 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
651                         unsigned long count, struct list_head *list)
652 {
653         int i;
654         
655         spin_lock(&zone->lock);
656         for (i = 0; i < count; ++i) {
657                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
658                 if (unlikely(page == NULL))
659                         break;
660                 list_add_tail(&page->lru, list);
661         }
662         spin_unlock(&zone->lock);
663         return i;
664 }
665
666 #ifdef CONFIG_NUMA
667 /*
668  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
669  * belongs to the currently executing processor.
670  * Note that this function must be called with the thread pinned to
671  * a single processor.
672  */
673 void drain_node_pages(int nodeid)
674 {
675         int i;
676         enum zone_type z;
677         unsigned long flags;
678
679         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
680                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
681                 struct per_cpu_pageset *pset;
682
683                 if (!populated_zone(zone))
684                         continue;
685
686                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
687                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
688                         struct per_cpu_pages *pcp;
689
690                         pcp = &pset->pcp[i];
691                         if (pcp->count) {
692                                 local_irq_save(flags);
693                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
694                                 pcp->count = 0;
695                                 local_irq_restore(flags);
696                         }
697                 }
698         }
699 }
700 #endif
701
702 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
703 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
704 {
705         unsigned long flags;
706         struct zone *zone;
707         int i;
708
709         for_each_zone(zone) {
710                 struct per_cpu_pageset *pset;
711
712                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
713                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
714                         struct per_cpu_pages *pcp;
715
716                         pcp = &pset->pcp[i];
717                         local_irq_save(flags);
718                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
719                         pcp->count = 0;
720                         local_irq_restore(flags);
721                 }
722         }
723 }
724 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
725
726 #ifdef CONFIG_PM
727
728 void mark_free_pages(struct zone *zone)
729 {
730         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
731         unsigned long flags;
732         int order;
733         struct list_head *curr;
734
735         if (!zone->spanned_pages)
736                 return;
737
738         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
739
740         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
741         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
742                 if (pfn_valid(pfn)) {
743                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
744
745                         if (!PageNosave(page))
746                                 ClearPageNosaveFree(page);
747                 }
748
749         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
750                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
751                         unsigned long i;
752
753                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
754                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
755                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(pfn + i));
756                 }
757
758         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
759 }
760
761 /*
762  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
763  */
764 void drain_local_pages(void)
765 {
766         unsigned long flags;
767
768         local_irq_save(flags);  
769         __drain_pages(smp_processor_id());
770         local_irq_restore(flags);       
771 }
772 #endif /* CONFIG_PM */
773
774 /*
775  * Free a 0-order page
776  */
777 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
778 {
779         struct zone *zone = page_zone(page);
780         struct per_cpu_pages *pcp;
781         unsigned long flags;
782
783         if (PageAnon(page))
784                 page->mapping = NULL;
785         if (free_pages_check(page))
786                 return;
787
788         if (!PageHighMem(page))
789                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
790         arch_free_page(page, 0);
791         kernel_map_pages(page, 1, 0);
792
793         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
794         local_irq_save(flags);
795         __count_vm_event(PGFREE);
796         list_add(&page->lru, &pcp->list);
797         pcp->count++;
798         if (pcp->count >= pcp->high) {
799                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
800                 pcp->count -= pcp->batch;
801         }
802         local_irq_restore(flags);
803         put_cpu();
804 }
805
806 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
807 {
808         free_hot_cold_page(page, 0);
809 }
810         
811 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
812 {
813         free_hot_cold_page(page, 1);
814 }
815
816 /*
817  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
818  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
819  * Each sub-page must be freed individually.
820  *
821  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
822  * Please consult with lkml before using this in your driver.
823  */
824 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
825 {
826         int i;
827
828         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
829         VM_BUG_ON(!page_count(page));
830         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
831                 set_page_refcounted(page + i);
832 }
833
834 /*
835  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
836  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
837  * or two.
838  */
839 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
840                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
841 {
842         unsigned long flags;
843         struct page *page;
844         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
845         int cpu;
846
847 again:
848         cpu  = get_cpu();
849         if (likely(order == 0)) {
850                 struct per_cpu_pages *pcp;
851
852                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
853                 local_irq_save(flags);
854                 if (!pcp->count) {
855                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
856                                                 pcp->batch, &pcp->list);
857                         if (unlikely(!pcp->count))
858                                 goto failed;
859                 }
860                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
861                 list_del(&page->lru);
862                 pcp->count--;
863         } else {
864                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
865                 page = __rmqueue(zone, order);
866                 spin_unlock(&zone->lock);
867                 if (!page)
868                         goto failed;
869         }
870
871         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
872         zone_statistics(zonelist, zone);
873         local_irq_restore(flags);
874         put_cpu();
875
876         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
877         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
878                 goto again;
879         return page;
880
881 failed:
882         local_irq_restore(flags);
883         put_cpu();
884         return NULL;
885 }
886
887 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
888 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
889 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
890 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
891 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
892 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
893 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
894
895 /*
896  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
897  * of the allocation.
898  */
899 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
900                       int classzone_idx, int alloc_flags)
901 {
902         /* free_pages my go negative - that's OK */
903         unsigned long min = mark;
904         long free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
905         int o;
906
907         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
908                 min -= min / 2;
909         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
910                 min -= min / 4;
911
912         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
913                 return 0;
914         for (o = 0; o < order; o++) {
915                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
916                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
917
918                 /* Require fewer higher order pages to be free */
919                 min >>= 1;
920
921                 if (free_pages <= min)
922                         return 0;
923         }
924         return 1;
925 }
926
927 /*
928  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
929  * a page.
930  */
931 static struct page *
932 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
933                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
934 {
935         struct zone **z = zonelist->zones;
936         struct page *page = NULL;
937         int classzone_idx = zone_idx(*z);
938         struct zone *zone;
939
940         /*
941          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
942          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
943          */
944         do {
945                 zone = *z;
946                 if (unlikely(NUMA_BUILD && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) &&
947                         zone->zone_pgdat != zonelist->zones[0]->zone_pgdat))
948                                 break;
949                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
950                                 !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
951                         continue;
952
953                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
954                         unsigned long mark;
955                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
956                                 mark = zone->pages_min;
957                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
958                                 mark = zone->pages_low;
959                         else
960                                 mark = zone->pages_high;
961                         if (!zone_watermark_ok(zone , order, mark,
962                                     classzone_idx, alloc_flags))
963                                 if (!zone_reclaim_mode ||
964                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
965                                         continue;
966                 }
967
968                 page = buffered_rmqueue(zonelist, zone, order, gfp_mask);
969                 if (page) {
970                         break;
971                 }
972         } while (*(++z) != NULL);
973         return page;
974 }
975
976 /*
977  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
978  */
979 struct page * fastcall
980 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
981                 struct zonelist *zonelist)
982 {
983         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
984         struct zone **z;
985         struct page *page;
986         struct reclaim_state reclaim_state;
987         struct task_struct *p = current;
988         int do_retry;
989         int alloc_flags;
990         int did_some_progress;
991
992         might_sleep_if(wait);
993
994 restart:
995         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
996
997         if (unlikely(*z == NULL)) {
998                 /* Should this ever happen?? */
999                 return NULL;
1000         }
1001
1002         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1003                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
1004         if (page)
1005                 goto got_pg;
1006
1007         do {
1008                 wakeup_kswapd(*z, order);
1009         } while (*(++z));
1010
1011         /*
1012          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1013          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1014          * to how we want to proceed.
1015          *
1016          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1017          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1018          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1019          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1020          */
1021         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1022         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1023                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1024         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1025                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1026         if (wait)
1027                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1028
1029         /*
1030          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1031          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1032          *
1033          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1034          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1035          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1036          */
1037         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
1038         if (page)
1039                 goto got_pg;
1040
1041         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1042
1043         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1044                         && !in_interrupt()) {
1045                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1046 nofail_alloc:
1047                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1048                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1049                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1050                         if (page)
1051                                 goto got_pg;
1052                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1053                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1054                                 goto nofail_alloc;
1055                         }
1056                 }
1057                 goto nopage;
1058         }
1059
1060         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1061         if (!wait)
1062                 goto nopage;
1063
1064 rebalance:
1065         cond_resched();
1066
1067         /* We now go into synchronous reclaim */
1068         cpuset_memory_pressure_bump();
1069         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1070         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1071         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1072
1073         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1074
1075         p->reclaim_state = NULL;
1076         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1077
1078         cond_resched();
1079
1080         if (likely(did_some_progress)) {
1081                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1082                                                 zonelist, alloc_flags);
1083                 if (page)
1084                         goto got_pg;
1085         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1086                 /*
1087                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1088                  * very high watermark here, this is only to catch
1089                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1090                  * under heavy pressure.
1091                  */
1092                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1093                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1094                 if (page)
1095                         goto got_pg;
1096
1097                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1098                 goto restart;
1099         }
1100
1101         /*
1102          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1103          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1104          *
1105          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1106          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1107          */
1108         do_retry = 0;
1109         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1110                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1111                         do_retry = 1;
1112                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1113                         do_retry = 1;
1114         }
1115         if (do_retry) {
1116                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1117                 goto rebalance;
1118         }
1119
1120 nopage:
1121         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1122                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1123                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1124                         p->comm, order, gfp_mask);
1125                 dump_stack();
1126                 show_mem();
1127         }
1128 got_pg:
1129         return page;
1130 }
1131
1132 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1133
1134 /*
1135  * Common helper functions.
1136  */
1137 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1138 {
1139         struct page * page;
1140         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1141         if (!page)
1142                 return 0;
1143         return (unsigned long) page_address(page);
1144 }
1145
1146 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1147
1148 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1149 {
1150         struct page * page;
1151
1152         /*
1153          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1154          * a highmem page
1155          */
1156         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1157
1158         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1159         if (page)
1160                 return (unsigned long) page_address(page);
1161         return 0;
1162 }
1163
1164 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1165
1166 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1167 {
1168         int i = pagevec_count(pvec);
1169
1170         while (--i >= 0)
1171                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1172 }
1173
1174 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1175 {
1176         if (put_page_testzero(page)) {
1177                 if (order == 0)
1178                         free_hot_page(page);
1179                 else
1180                         __free_pages_ok(page, order);
1181         }
1182 }
1183
1184 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1185
1186 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1187 {
1188         if (addr != 0) {
1189                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1190                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1191         }
1192 }
1193
1194 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1195
1196 /*
1197  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1198  */
1199 unsigned int nr_free_pages(void)
1200 {
1201         unsigned int sum = 0;
1202         struct zone *zone;
1203
1204         for_each_zone(zone)
1205                 sum += zone->free_pages;
1206
1207         return sum;
1208 }
1209
1210 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1211
1212 #ifdef CONFIG_NUMA
1213 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1214 {
1215         unsigned int sum = 0;
1216         enum zone_type i;
1217
1218         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1219                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1220
1221         return sum;
1222 }
1223 #endif
1224
1225 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1226 {
1227         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1228         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1229         unsigned int sum = 0;
1230
1231         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1232         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1233         struct zone *zone;
1234
1235         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1236                 unsigned long size = zone->present_pages;
1237                 unsigned long high = zone->pages_high;
1238                 if (size > high)
1239                         sum += size - high;
1240         }
1241
1242         return sum;
1243 }
1244
1245 /*
1246  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1247  */
1248 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1249 {
1250         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1251 }
1252
1253 /*
1254  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1255  */
1256 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1257 {
1258         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1259 }
1260
1261 static inline void show_node(struct zone *zone)
1262 {
1263         if (NUMA_BUILD)
1264                 printk("Node %ld ", zone_to_nid(zone));
1265 }
1266
1267 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1268 {
1269         val->totalram = totalram_pages;
1270         val->sharedram = 0;
1271         val->freeram = nr_free_pages();
1272         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1273         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1274         val->freehigh = nr_free_highpages();
1275         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1276 }
1277
1278 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1279
1280 #ifdef CONFIG_NUMA
1281 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1282 {
1283         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1284
1285         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1286         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1287 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1288         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1289         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1290 #else
1291         val->totalhigh = 0;
1292         val->freehigh = 0;
1293 #endif
1294         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1295 }
1296 #endif
1297
1298 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1299
1300 /*
1301  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1302  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1303  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1304  */
1305 void show_free_areas(void)
1306 {
1307         int cpu;
1308         unsigned long active;
1309         unsigned long inactive;
1310         unsigned long free;
1311         struct zone *zone;
1312
1313         for_each_zone(zone) {
1314                 if (!populated_zone(zone))
1315                         continue;
1316
1317                 show_node(zone);
1318                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1319
1320                 for_each_online_cpu(cpu) {
1321                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1322
1323                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1324
1325                         printk("CPU %4d: Hot: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d   "
1326                                "Cold: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1327                                cpu, pageset->pcp[0].high,
1328                                pageset->pcp[0].batch, pageset->pcp[0].count,
1329                                pageset->pcp[1].high, pageset->pcp[1].batch,
1330                                pageset->pcp[1].count);
1331                 }
1332         }
1333
1334         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1335
1336         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1337                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1338                 active,
1339                 inactive,
1340                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1341                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1342                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1343                 nr_free_pages(),
1344                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1345                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1346                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1347                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1348
1349         for_each_zone(zone) {
1350                 int i;
1351
1352                 if (!populated_zone(zone))
1353                         continue;
1354
1355                 show_node(zone);
1356                 printk("%s"
1357                         " free:%lukB"
1358                         " min:%lukB"
1359                         " low:%lukB"
1360                         " high:%lukB"
1361                         " active:%lukB"
1362                         " inactive:%lukB"
1363                         " present:%lukB"
1364                         " pages_scanned:%lu"
1365                         " all_unreclaimable? %s"
1366                         "\n",
1367                         zone->name,
1368                         K(zone->free_pages),
1369                         K(zone->pages_min),
1370                         K(zone->pages_low),
1371                         K(zone->pages_high),
1372                         K(zone->nr_active),
1373                         K(zone->nr_inactive),
1374                         K(zone->present_pages),
1375                         zone->pages_scanned,
1376                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1377                         );
1378                 printk("lowmem_reserve[]:");
1379                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1380                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1381                 printk("\n");
1382         }
1383
1384         for_each_zone(zone) {
1385                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1386
1387                 if (!populated_zone(zone))
1388                         continue;
1389
1390                 show_node(zone);
1391                 printk("%s: ", zone->name);
1392
1393                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1394                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1395                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1396                         total += nr[order] << order;
1397                 }
1398                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1399                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1400                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1401                 printk("= %lukB\n", K(total));
1402         }
1403
1404         show_swap_cache_info();
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Builds allocation fallback zone lists.
1409  *
1410  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1411  */
1412 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1413                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1414 {
1415         struct zone *zone;
1416
1417         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1418         zone_type++;
1419
1420         do {
1421                 zone_type--;
1422                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1423                 if (populated_zone(zone)) {
1424                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1425                         check_highest_zone(zone_type);
1426                 }
1427
1428         } while (zone_type);
1429         return nr_zones;
1430 }
1431
1432 #ifdef CONFIG_NUMA
1433 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1434 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1435 /**
1436  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1437  * @node: node whose fallback list we're appending
1438  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1439  *
1440  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1441  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1442  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1443  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1444  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1445  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1446  * on them otherwise.
1447  * It returns -1 if no node is found.
1448  */
1449 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1450 {
1451         int n, val;
1452         int min_val = INT_MAX;
1453         int best_node = -1;
1454
1455         /* Use the local node if we haven't already */
1456         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1457                 node_set(node, *used_node_mask);
1458                 return node;
1459         }
1460
1461         for_each_online_node(n) {
1462                 cpumask_t tmp;
1463
1464                 /* Don't want a node to appear more than once */
1465                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1466                         continue;
1467
1468                 /* Use the distance array to find the distance */
1469                 val = node_distance(node, n);
1470
1471                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1472                 val += (n < node);
1473
1474                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1475                 tmp = node_to_cpumask(n);
1476                 if (!cpus_empty(tmp))
1477                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1478
1479                 /* Slight preference for less loaded node */
1480                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1481                 val += node_load[n];
1482
1483                 if (val < min_val) {
1484                         min_val = val;
1485                         best_node = n;
1486                 }
1487         }
1488
1489         if (best_node >= 0)
1490                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1491
1492         return best_node;
1493 }
1494
1495 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1496 {
1497         int j, node, local_node;
1498         enum zone_type i;
1499         int prev_node, load;
1500         struct zonelist *zonelist;
1501         nodemask_t used_mask;
1502
1503         /* initialize zonelists */
1504         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1505                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1506                 zonelist->zones[0] = NULL;
1507         }
1508
1509         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1510         local_node = pgdat->node_id;
1511         load = num_online_nodes();
1512         prev_node = local_node;
1513         nodes_clear(used_mask);
1514         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1515                 int distance = node_distance(local_node, node);
1516
1517                 /*
1518                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1519                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1520                  */
1521                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1522                         zone_reclaim_mode = 1;
1523
1524                 /*
1525                  * We don't want to pressure a particular node.
1526                  * So adding penalty to the first node in same
1527                  * distance group to make it round-robin.
1528                  */
1529
1530                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1531                         node_load[node] += load;
1532                 prev_node = node;
1533                 load--;
1534                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1535                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1536                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1537
1538                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1539                         zonelist->zones[j] = NULL;
1540                 }
1541         }
1542 }
1543
1544 #else   /* CONFIG_NUMA */
1545
1546 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1547 {
1548         int node, local_node;
1549         enum zone_type i,j;
1550
1551         local_node = pgdat->node_id;
1552         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1553                 struct zonelist *zonelist;
1554
1555                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1556
1557                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
1558                 /*
1559                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1560                  * of all the other nodes.
1561                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1562                  * building the zones for node N, we make sure that the
1563                  * zones coming right after the local ones are those from
1564                  * node N+1 (modulo N)
1565                  */
1566                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1567                         if (!node_online(node))
1568                                 continue;
1569                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1570                 }
1571                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1572                         if (!node_online(node))
1573                                 continue;
1574                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1575                 }
1576
1577                 zonelist->zones[j] = NULL;
1578         }
1579 }
1580
1581 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1582
1583 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1584 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1585 {
1586         int nid;
1587         for_each_online_node(nid)
1588                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1589         return 0;
1590 }
1591
1592 void __meminit build_all_zonelists(void)
1593 {
1594         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1595                 __build_all_zonelists(NULL);
1596                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1597         } else {
1598                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1599                    of zonelist */
1600                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1601                 /* cpuset refresh routine should be here */
1602         }
1603         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1604         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1605                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1606 }
1607
1608 /*
1609  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1610  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1611  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1612  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1613  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1614  * conservative, even though it seems large.
1615  *
1616  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1617  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1618  */
1619 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1620
1621 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1622 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1623 {
1624         unsigned long size = 1;
1625
1626         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1627
1628         while (size < pages)
1629                 size <<= 1;
1630
1631         /*
1632          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1633          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1634          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1635          */
1636         size = min(size, 4096UL);
1637
1638         return max(size, 4UL);
1639 }
1640 #else
1641 /*
1642  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1643  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1644  *
1645  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1646  *
1647  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1648  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1649  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1650  *
1651  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1652  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1653  *
1654  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1655  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1656  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1657  */
1658 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1659 {
1660         return 4096UL;
1661 }
1662 #endif
1663
1664 /*
1665  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1666  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1667  * hash function before the remainder is taken.
1668  */
1669 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1670 {
1671         return ffz(~size);
1672 }
1673
1674 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1675
1676 /*
1677  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1678  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1679  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1680  */
1681 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1682                 unsigned long start_pfn)
1683 {
1684         struct page *page;
1685         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1686         unsigned long pfn;
1687
1688         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1689                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1690                         continue;
1691                 page = pfn_to_page(pfn);
1692                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1693                 init_page_count(page);
1694                 reset_page_mapcount(page);
1695                 SetPageReserved(page);
1696                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1697 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1698                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1699                 if (!is_highmem_idx(zone))
1700                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1701 #endif
1702         }
1703 }
1704
1705 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1706                                 unsigned long size)
1707 {
1708         int order;
1709         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1710                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1711                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1712         }
1713 }
1714
1715 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1716 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, enum zone_type zid,
1717                 unsigned long pfn, unsigned long size)
1718 {
1719         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1720         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1721
1722         if (FLAGS_HAS_NODE)
1723                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1724         else
1725                 for (; snum <= end; snum++)
1726                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1727 }
1728
1729 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1730 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1731         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1732 #endif
1733
1734 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1735 {
1736         int batch;
1737
1738         /*
1739          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1740          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1741          *
1742          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1743          */
1744         batch = zone->present_pages / 1024;
1745         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1746                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1747         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1748         if (batch < 1)
1749                 batch = 1;
1750
1751         /*
1752          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1753          * of 2 value was found to be more likely to have
1754          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1755          *
1756          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1757          * batches of pages, one task can end up with a lot
1758          * of pages of one half of the possible page colors
1759          * and the other with pages of the other colors.
1760          */
1761         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1762
1763         return batch;
1764 }
1765
1766 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1767 {
1768         struct per_cpu_pages *pcp;
1769
1770         memset(p, 0, sizeof(*p));
1771
1772         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1773         pcp->count = 0;
1774         pcp->high = 6 * batch;
1775         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1776         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1777
1778         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1779         pcp->count = 0;
1780         pcp->high = 2 * batch;
1781         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1782         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1787  * to the value high for the pageset p.
1788  */
1789
1790 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1791                                 unsigned long high)
1792 {
1793         struct per_cpu_pages *pcp;
1794
1795         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1796         pcp->high = high;
1797         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1798         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1799                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1800 }
1801
1802
1803 #ifdef CONFIG_NUMA
1804 /*
1805  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1806  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1807  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1808  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1809  * with interrupts disabled.
1810  *
1811  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1812  *
1813  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1814  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1815  * hotplugged processors.
1816  *
1817  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1818  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1819  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1820  */
1821 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1822
1823 /*
1824  * Dynamically allocate memory for the
1825  * per cpu pageset array in struct zone.
1826  */
1827 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1828 {
1829         struct zone *zone, *dzone;
1830
1831         for_each_zone(zone) {
1832
1833                 if (!populated_zone(zone))
1834                         continue;
1835
1836                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1837                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1838                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1839                         goto bad;
1840
1841                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1842
1843                 if (percpu_pagelist_fraction)
1844                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1845                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1846         }
1847
1848         return 0;
1849 bad:
1850         for_each_zone(dzone) {
1851                 if (dzone == zone)
1852                         break;
1853                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1854                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1855         }
1856         return -ENOMEM;
1857 }
1858
1859 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1860 {
1861         struct zone *zone;
1862
1863         for_each_zone(zone) {
1864                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1865
1866                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1867                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1868                         kfree(pset);
1869                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1870         }
1871 }
1872
1873 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1874                 unsigned long action,
1875                 void *hcpu)
1876 {
1877         int cpu = (long)hcpu;
1878         int ret = NOTIFY_OK;
1879
1880         switch (action) {
1881                 case CPU_UP_PREPARE:
1882                         if (process_zones(cpu))
1883                                 ret = NOTIFY_BAD;
1884                         break;
1885                 case CPU_UP_CANCELED:
1886                 case CPU_DEAD:
1887                         free_zone_pagesets(cpu);
1888                         break;
1889                 default:
1890                         break;
1891         }
1892         return ret;
1893 }
1894
1895 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1896         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1897
1898 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1899 {
1900         int err;
1901
1902         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1903          * A cpuup callback will do this for every cpu
1904          * as it comes online
1905          */
1906         err = process_zones(smp_processor_id());
1907         BUG_ON(err);
1908         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1909 }
1910
1911 #endif
1912
1913 static __meminit
1914 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1915 {
1916         int i;
1917         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1918         size_t alloc_size;
1919
1920         /*
1921          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1922          * per zone.
1923          */
1924         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1925                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1926         zone->wait_table_bits =
1927                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1928         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1929                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1930
1931         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1932                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1933                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1934         } else {
1935                 /*
1936                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1937                  * via memory hot-add.
1938                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1939                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1940                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1941                  * node itself as well.
1942                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1943                  * necessary.
1944                  */
1945                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1946         }
1947         if (!zone->wait_table)
1948                 return -ENOMEM;
1949
1950         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1951                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1952
1953         return 0;
1954 }
1955
1956 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1957 {
1958         int cpu;
1959         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1960
1961         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1962 #ifdef CONFIG_NUMA
1963                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1964                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1965                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1966 #else
1967                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1968 #endif
1969         }
1970         if (zone->present_pages)
1971                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1972                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1973 }
1974
1975 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1976                                         unsigned long zone_start_pfn,
1977                                         unsigned long size)
1978 {
1979         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1980         int ret;
1981         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1982         if (ret)
1983                 return ret;
1984         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1985
1986         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1987
1988         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1989
1990         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1991
1992         return 0;
1993 }
1994
1995 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
1996 /*
1997  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
1998  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
1999  */
2000 static int __init first_active_region_index_in_nid(int nid)
2001 {
2002         int i;
2003
2004         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2005                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2006                         return i;
2007
2008         return -1;
2009 }
2010
2011 /*
2012  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2013  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardles of node
2014  */
2015 static int __init next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2016 {
2017         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2018                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2019                         return index;
2020
2021         return -1;
2022 }
2023
2024 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2025 /*
2026  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2027  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2028  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2029  * alternative
2030  */
2031 int __init early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2032 {
2033         int i;
2034
2035         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2036                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2037                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2038
2039                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2040                         return early_node_map[i].nid;
2041         }
2042
2043         return 0;
2044 }
2045 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2046
2047 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2048 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2049         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2050                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2051
2052 /**
2053  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2054  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
2055  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
2056  *
2057  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2058  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2059  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2060  */
2061 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2062                                                 unsigned long max_low_pfn)
2063 {
2064         int i;
2065
2066         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2067                 unsigned long size_pages = 0;
2068                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2069
2070                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
2071                         continue;
2072
2073                 if (end_pfn > max_low_pfn)
2074                         end_pfn = max_low_pfn;
2075
2076                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
2077                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
2078                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
2079                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
2080         }
2081 }
2082
2083 /**
2084  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
2085  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
2086  *
2087  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2088  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2089  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
2090  */
2091 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
2092 {
2093         int i;
2094
2095         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2096                 memory_present(early_node_map[i].nid,
2097                                 early_node_map[i].start_pfn,
2098                                 early_node_map[i].end_pfn);
2099 }
2100
2101 /**
2102  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
2103  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
2104  * @start_pfn: The start pfn of the node
2105  * @end_pfn: The end pfn of the node
2106  *
2107  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
2108  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
2109  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
2110  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
2111  * be used later.
2112  */
2113 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2114 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2115                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
2116 {
2117         printk(KERN_DEBUG "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
2118                         nid, start_pfn, end_pfn);
2119
2120         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
2121         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2122                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
2123
2124         /* Update the boundaries */
2125         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
2126                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
2127         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
2128                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
2129 }
2130
2131 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
2132 static void __init account_node_boundary(unsigned int nid,
2133                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2134 {
2135         printk(KERN_DEBUG "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
2136                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
2137
2138         /* Return if boundary information has not been provided */
2139         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2140                 return;
2141
2142         /* Check the boundaries and update if necessary */
2143         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
2144                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
2145         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
2146                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
2147 }
2148 #else
2149 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2150                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
2151
2152 static void __init account_node_boundary(unsigned int nid,
2153                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
2154 #endif
2155
2156
2157 /**
2158  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
2159  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
2160  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
2161  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
2162  *
2163  * It returns the start and end page frame of a node based on information
2164  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
2165  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
2166  * PFNs will be 0.
2167  */
2168 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
2169                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2170 {
2171         int i;
2172         *start_pfn = -1UL;
2173         *end_pfn = 0;
2174
2175         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2176                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
2177                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2178         }
2179
2180         if (*start_pfn == -1UL) {
2181                 printk(KERN_WARNING "Node %u active with no memory\n", nid);
2182                 *start_pfn = 0;
2183         }
2184
2185         /* Push the node boundaries out if requested */
2186         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
2187 }
2188
2189 /*
2190  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
2191  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
2192  */
2193 unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2194                                         unsigned long zone_type,
2195                                         unsigned long *ignored)
2196 {
2197         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2198         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2199
2200         /* Get the start and end of the node and zone */
2201         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2202         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
2203         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
2204
2205         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
2206         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
2207                 return 0;
2208
2209         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
2210         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
2211         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
2212
2213         /* Return the spanned pages */
2214         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
2215 }
2216
2217 /*
2218  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
2219  * then all holes in the requested range will be accounted for.
2220  */
2221 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
2222                                 unsigned long range_start_pfn,
2223                                 unsigned long range_end_pfn)
2224 {
2225         int i = 0;
2226         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
2227         unsigned long start_pfn;
2228
2229         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
2230         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
2231         if (i == -1)
2232                 return 0;
2233
2234         /* Account for ranges before physical memory on this node */
2235         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
2236                 hole_pages = early_node_map[i].start_pfn - range_start_pfn;
2237
2238         prev_end_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2239
2240         /* Find all holes for the zone within the node */
2241         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
2242
2243                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
2244                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
2245                         break;
2246
2247                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
2248                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
2249                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
2250
2251                 /* Update the hole size cound and move on */
2252                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
2253                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
2254                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
2255                 }
2256                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2257         }
2258
2259         /* Account for ranges past physical memory on this node */
2260         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
2261                 hole_pages = range_end_pfn -
2262                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
2263
2264         return hole_pages;
2265 }
2266
2267 /**
2268  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
2269  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
2270  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
2271  *
2272  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
2273  */
2274 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
2275                                                         unsigned long end_pfn)
2276 {
2277         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
2278 }
2279
2280 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
2281 unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
2282                                         unsigned long zone_type,
2283                                         unsigned long *ignored)
2284 {
2285         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2286         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2287
2288         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2289         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
2290                                                         node_start_pfn);
2291         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
2292                                                         node_end_pfn);
2293
2294         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
2295 }
2296
2297 #else
2298 static inline unsigned long zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2299                                         unsigned long zone_type,
2300                                         unsigned long *zones_size)
2301 {
2302         return zones_size[zone_type];
2303 }
2304
2305 static inline unsigned long zone_absent_pages_in_node(int nid,
2306                                                 unsigned long zone_type,
2307                                                 unsigned long *zholes_size)
2308 {
2309         if (!zholes_size)
2310                 return 0;
2311
2312         return zholes_size[zone_type];
2313 }
2314
2315 #endif
2316
2317 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
2318                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2319 {
2320         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
2321         enum zone_type i;
2322
2323         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2324                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2325                                                                 zones_size);
2326         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
2327
2328         realtotalpages = totalpages;
2329         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2330                 realtotalpages -=
2331                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2332                                                                 zholes_size);
2333         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
2334         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
2335                                                         realtotalpages);
2336 }
2337
2338 /*
2339  * Set up the zone data structures:
2340  *   - mark all pages reserved
2341  *   - mark all memory queues empty
2342  *   - clear the memory bitmaps
2343  */
2344 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2345                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2346 {
2347         enum zone_type j;
2348         int nid = pgdat->node_id;
2349         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2350         int ret;
2351
2352         pgdat_resize_init(pgdat);
2353         pgdat->nr_zones = 0;
2354         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2355         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2356         
2357         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2358                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2359                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
2360
2361                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
2362                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
2363                                                                 zholes_size);
2364
2365                 /*
2366                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
2367                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
2368                  * and per-cpu initialisations
2369                  */
2370                 memmap_pages = (size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
2371                 if (realsize >= memmap_pages) {
2372                         realsize -= memmap_pages;
2373                         printk(KERN_DEBUG
2374                                 "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
2375                                 zone_names[j], memmap_pages);
2376                 } else
2377                         printk(KERN_WARNING
2378                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
2379                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
2380
2381                 /* Account for reserved DMA pages */
2382                 if (j == ZONE_DMA && realsize > dma_reserve) {
2383                         realsize -= dma_reserve;
2384                         printk(KERN_DEBUG "  DMA zone: %lu pages reserved\n",
2385                                                                 dma_reserve);
2386                 }
2387
2388                 if (!is_highmem_idx(j))
2389                         nr_kernel_pages += realsize;
2390                 nr_all_pages += realsize;
2391
2392                 zone->spanned_pages = size;
2393                 zone->present_pages = realsize;
2394 #ifdef CONFIG_NUMA
2395                 zone->node = nid;
2396                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2397                                                 / 100;
2398                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2399 #endif
2400                 zone->name = zone_names[j];
2401                 spin_lock_init(&zone->lock);
2402                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2403                 zone_seqlock_init(zone);
2404                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2405                 zone->free_pages = 0;
2406
2407                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2408
2409                 zone_pcp_init(zone);
2410                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2411                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2412                 zone->nr_scan_active = 0;
2413                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2414                 zone->nr_active = 0;
2415                 zone->nr_inactive = 0;
2416                 zap_zone_vm_stats(zone);
2417                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2418                 if (!size)
2419                         continue;
2420
2421                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2422                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2423                 BUG_ON(ret);
2424                 zone_start_pfn += size;
2425         }
2426 }
2427
2428 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2429 {
2430         /* Skip empty nodes */
2431         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2432                 return;
2433
2434 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2435         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2436         if (!pgdat->node_mem_map) {
2437                 unsigned long size, start, end;
2438                 struct page *map;
2439
2440                 /*
2441                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2442                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2443                  * for the buddy allocator to function correctly.
2444                  */
2445                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2446                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2447                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2448                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2449                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2450                 if (!map)
2451                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2452                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2453         }
2454 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2455         /*
2456          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2457          */
2458         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
2459                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2460 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2461                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
2462                         mem_map -= pgdat->node_start_pfn;
2463 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
2464         }
2465 #endif
2466 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2467 }
2468
2469 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2470                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2471                 unsigned long *zholes_size)
2472 {
2473         pgdat->node_id = nid;
2474         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2475         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2476
2477         alloc_node_mem_map(pgdat);
2478
2479         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2480 }
2481
2482 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2483 /**
2484  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
2485  * @nid: The node ID the range resides on
2486  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
2487  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
2488  *
2489  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
2490  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
2491  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
2492  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
2493  * the range being registered will be merged with existing ranges.
2494  */
2495 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
2496                                                 unsigned long end_pfn)
2497 {
2498         int i;
2499
2500         printk(KERN_DEBUG "Entering add_active_range(%d, %lu, %lu) "
2501                           "%d entries of %d used\n",
2502                           nid, start_pfn, end_pfn,
2503                           nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
2504
2505         /* Merge with existing active regions if possible */
2506         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2507                 if (early_node_map[i].nid != nid)
2508                         continue;
2509
2510                 /* Skip if an existing region covers this new one */
2511                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
2512                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
2513                         return;
2514
2515                 /* Merge forward if suitable */
2516                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
2517                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
2518                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
2519                         return;
2520                 }
2521
2522                 /* Merge backward if suitable */
2523                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
2524                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
2525                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
2526                         return;
2527                 }
2528         }
2529
2530         /* Check that early_node_map is large enough */
2531         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
2532                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
2533                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
2534                 return;
2535         }
2536
2537         early_node_map[i].nid = nid;
2538         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
2539         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
2540         nr_nodemap_entries = i + 1;
2541 }
2542
2543 /**
2544  * shrink_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
2545  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
2546  * @old_end_pfn: The old end PFN of the range
2547  * @new_end_pfn: The new PFN of the range
2548  *
2549  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
2550  * The map is kept at the end physical page range that has already been
2551  * registered with add_active_range(). This function allows an arch to shrink
2552  * an existing registered range.
2553  */
2554 void __init shrink_active_range(unsigned int nid, unsigned long old_end_pfn,
2555                                                 unsigned long new_end_pfn)
2556 {
2557         int i;
2558
2559         /* Find the old active region end and shrink */
2560         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2561                 if (early_node_map[i].end_pfn == old_end_pfn) {
2562                         early_node_map[i].end_pfn = new_end_pfn;
2563                         break;
2564                 }
2565 }
2566
2567 /**
2568  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
2569  *
2570  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
2571  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
2572  * all currently registered regions.
2573  */
2574 void __init remove_all_active_ranges(void)
2575 {
2576         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
2577         nr_nodemap_entries = 0;
2578 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2579         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
2580         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
2581 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
2582 }
2583
2584 /* Compare two active node_active_regions */
2585 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
2586 {
2587         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
2588         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
2589
2590         /* Done this way to avoid overflows */
2591         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
2592                 return 1;
2593         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
2594                 return -1;
2595
2596         return 0;
2597 }
2598
2599 /* sort the node_map by start_pfn */
2600 static void __init sort_node_map(void)
2601 {
2602         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
2603                         sizeof(struct node_active_region),
2604                         cmp_node_active_region, NULL);
2605 }
2606
2607 /* Find the lowest pfn for a node. This depends on a sorted early_node_map */
2608 unsigned long __init find_min_pfn_for_node(unsigned long nid)
2609 {
2610         int i;
2611
2612         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
2613         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2614                 return early_node_map[i].start_pfn;
2615
2616         printk(KERN_WARNING "Could not find start_pfn for node %lu\n", nid);
2617         return 0;
2618 }
2619
2620 /**
2621  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
2622  *
2623  * It returns the minimum PFN based on information provided via
2624  * add_active_range().
2625  */
2626 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
2627 {
2628         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
2629 }
2630
2631 /**
2632  * find_max_pfn_with_active_regions - Find the maximum PFN registered
2633  *
2634  * It returns the maximum PFN based on information provided via
2635  * add_active_range().
2636  */
2637 unsigned long __init find_max_pfn_with_active_regions(void)
2638 {
2639         int i;
2640         unsigned long max_pfn = 0;
2641
2642         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2643                 max_pfn = max(max_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2644
2645         return max_pfn;
2646 }
2647
2648 /**
2649  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
2650  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
2651  *
2652  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
2653  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
2654  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
2655  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
2656  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
2657  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
2658  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
2659  * at arch_max_dma_pfn.
2660  */
2661 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
2662 {
2663         unsigned long nid;
2664         enum zone_type i;
2665
2666         /* Record where the zone boundaries are */
2667         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
2668                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
2669         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
2670                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
2671         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
2672         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
2673         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2674                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
2675                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
2676                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
2677                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
2678         }
2679
2680         /* Regions in the early_node_map can be in any order */
2681         sort_node_map();
2682
2683         /* Print out the zone ranges */
2684         printk("Zone PFN ranges:\n");
2685         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2686                 printk("  %-8s %8lu -> %8lu\n",
2687                                 zone_names[i],
2688                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
2689                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
2690
2691         /* Print out the early_node_map[] */
2692         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
2693         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2694                 printk("  %3d: %8lu -> %8lu\n", early_node_map[i].nid,
2695                                                 early_node_map[i].start_pfn,
2696                                                 early_node_map[i].end_pfn);
2697
2698         /* Initialise every node */
2699         for_each_online_node(nid) {
2700                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2701                 free_area_init_node(nid, pgdat, NULL,
2702                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
2703         }
2704 }
2705 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
2706
2707 /**
2708  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
2709  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
2710  *
2711  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
2712  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
2713  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
2714  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
2715  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
2716  * smaller per-cpu batchsize.
2717  */
2718 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
2719 {
2720         dma_reserve = new_dma_reserve;
2721 }
2722
2723 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2724 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2725 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2726
2727 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2728 #endif
2729
2730 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2731 {
2732         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2733                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2734 }
2735
2736 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2737 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2738                                  unsigned long action, void *hcpu)
2739 {
2740         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2741
2742         if (action == CPU_DEAD) {
2743                 local_irq_disable();
2744                 __drain_pages(cpu);
2745                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2746                 local_irq_enable();
2747                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2748         }
2749         return NOTIFY_OK;
2750 }
2751 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2752
2753 void __init page_alloc_init(void)
2754 {
2755         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2756 }
2757
2758 /*
2759  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2760  *      or min_free_kbytes changes.
2761  */
2762 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2763 {
2764         struct pglist_data *pgdat;
2765         unsigned long reserve_pages = 0;
2766         enum zone_type i, j;
2767
2768         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2769                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2770                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2771                         unsigned long max = 0;
2772
2773                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2774                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2775                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2776                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2777                         }
2778
2779                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2780                         max += zone->pages_high;
2781
2782                         if (max > zone->present_pages)
2783                                 max = zone->present_pages;
2784                         reserve_pages += max;
2785                 }
2786         }
2787         totalreserve_pages = reserve_pages;
2788 }
2789
2790 /*
2791  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2792  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2793  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2794  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2795  */
2796 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2797 {
2798         struct pglist_data *pgdat;
2799         enum zone_type j, idx;
2800
2801         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2802                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2803                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2804                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2805
2806                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2807
2808                         idx = j;
2809                         while (idx) {
2810                                 struct zone *lower_zone;
2811
2812                                 idx--;
2813
2814                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2815                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2816
2817                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2818                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2819                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2820                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2821                         }
2822                 }
2823         }
2824
2825         /* update totalreserve_pages */
2826         calculate_totalreserve_pages();
2827 }
2828
2829 /**
2830  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
2831  *
2832  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
2833  * with respect to min_free_kbytes.
2834  */
2835 void setup_per_zone_pages_min(void)
2836 {
2837         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2838         unsigned long lowmem_pages = 0;
2839         struct zone *zone;
2840         unsigned long flags;
2841
2842         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2843         for_each_zone(zone) {
2844                 if (!is_highmem(zone))
2845                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2846         }
2847
2848         for_each_zone(zone) {
2849                 u64 tmp;
2850
2851                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2852                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2853                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2854                 if (is_highmem(zone)) {
2855                         /*
2856                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2857                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2858                          * value here.
2859                          *
2860                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2861                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2862                          * not be capped for highmem.
2863                          */
2864                         int min_pages;
2865
2866                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2867                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2868                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2869                         if (min_pages > 128)
2870                                 min_pages = 128;
2871                         zone->pages_min = min_pages;
2872                 } else {
2873                         /*
2874                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2875                          * proportionate to the zone's size.
2876                          */
2877                         zone->pages_min = tmp;
2878                 }
2879
2880                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2881                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2882                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2883         }
2884
2885         /* update totalreserve_pages */
2886         calculate_totalreserve_pages();
2887 }
2888
2889 /*
2890  * Initialise min_free_kbytes.
2891  *
2892  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2893  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2894  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2895  *
2896  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2897  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2898  *
2899  * which yields
2900  *
2901  * 16MB:        512k
2902  * 32MB:        724k
2903  * 64MB:        1024k
2904  * 128MB:       1448k
2905  * 256MB:       2048k
2906  * 512MB:       2896k
2907  * 1024MB:      4096k
2908  * 2048MB:      5792k
2909  * 4096MB:      8192k
2910  * 8192MB:      11584k
2911  * 16384MB:     16384k
2912  */
2913 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2914 {
2915         unsigned long lowmem_kbytes;
2916
2917         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2918
2919         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2920         if (min_free_kbytes < 128)
2921                 min_free_kbytes = 128;
2922         if (min_free_kbytes > 65536)
2923                 min_free_kbytes = 65536;
2924         setup_per_zone_pages_min();
2925         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2926         return 0;
2927 }
2928 module_init(init_per_zone_pages_min)
2929
2930 /*
2931  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2932  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2933  *      changes.
2934  */
2935 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2936         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2937 {
2938         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2939         setup_per_zone_pages_min();
2940         return 0;
2941 }
2942
2943 #ifdef CONFIG_NUMA
2944 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2945         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2946 {
2947         struct zone *zone;
2948         int rc;
2949
2950         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2951         if (rc)
2952                 return rc;
2953
2954         for_each_zone(zone)
2955                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
2956                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2957         return 0;
2958 }
2959
2960 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2961         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2962 {
2963         struct zone *zone;
2964         int rc;
2965
2966         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2967         if (rc)
2968                 return rc;
2969
2970         for_each_zone(zone)
2971                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
2972                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2973         return 0;
2974 }
2975 #endif
2976
2977 /*
2978  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2979  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2980  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2981  *
2982  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2983  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2984  * if in function of the boot time zone sizes.
2985  */
2986 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2987         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2988 {
2989         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2990         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2991         return 0;
2992 }
2993
2994 /*
2995  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2996  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2997  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2998  */
2999
3000 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
3001         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3002 {
3003         struct zone *zone;
3004         unsigned int cpu;
3005         int ret;
3006
3007         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
3008         if (!write || (ret == -EINVAL))
3009                 return ret;
3010         for_each_zone(zone) {
3011                 for_each_online_cpu(cpu) {
3012                         unsigned long  high;
3013                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
3014                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
3015                 }
3016         }
3017         return 0;
3018 }
3019
3020 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
3021
3022 #ifdef CONFIG_NUMA
3023 static int __init set_hashdist(char *str)
3024 {
3025         if (!str)
3026                 return 0;
3027         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
3028         return 1;
3029 }
3030 __setup("hashdist=", set_hashdist);
3031 #endif
3032
3033 /*
3034  * allocate a large system hash table from bootmem
3035  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
3036  *   quantity of entries
3037  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
3038  */
3039 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
3040                                      unsigned long bucketsize,
3041                                      unsigned long numentries,
3042                                      int scale,
3043                                      int flags,
3044                                      unsigned int *_hash_shift,
3045                                      unsigned int *_hash_mask,
3046                                      unsigned long limit)
3047 {
3048         unsigned long long max = limit;
3049         unsigned long log2qty, size;
3050         void *table = NULL;
3051
3052         /* allow the kernel cmdline to have a say */
3053         if (!numentries) {
3054                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
3055                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
3056                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
3057                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
3058                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
3059
3060                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
3061                 if (scale > PAGE_SHIFT)
3062                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
3063                 else
3064                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
3065         }
3066         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
3067
3068         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
3069         if (max == 0) {
3070                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
3071                 do_div(max, bucketsize);
3072         }
3073
3074         if (numentries > max)
3075                 numentries = max;
3076
3077         log2qty = long_log2(numentries);
3078
3079         do {
3080                 size = bucketsize << log2qty;
3081                 if (flags & HASH_EARLY)
3082                         table = alloc_bootmem(size);
3083                 else if (hashdist)
3084                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
3085                 else {
3086                         unsigned long order;
3087                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
3088                                 ;
3089                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
3090                 }
3091         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
3092
3093         if (!table)
3094                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
3095
3096         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
3097                tablename,
3098                (1U << log2qty),
3099                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
3100                size);
3101
3102         if (_hash_shift)
3103                 *_hash_shift = log2qty;
3104         if (_hash_mask)
3105                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
3106
3107         return table;
3108 }
3109
3110 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
3111 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
3112 {
3113         return __pfn_to_page(pfn);
3114 }
3115 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
3116 {
3117         return __page_to_pfn(page);
3118 }
3119 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
3120 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
3121 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */