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