mm: Extend gfp masking to the page allocator
[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/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/div64.h>
54 #include "internal.h"
55
56 /*
57  * Array of node states.
58  */
59 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
60         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
61         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
62 #ifndef CONFIG_NUMA
63         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
64 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
65         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
66 #endif
67         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
68 #endif  /* NUMA */
69 };
70 EXPORT_SYMBOL(node_states);
71
72 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
73 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
74 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
75 int percpu_pagelist_fraction;
76 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
77
78 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
79 int pageblock_order __read_mostly;
80 #endif
81
82 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
83
84 /*
85  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
86  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
87  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
88  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
89  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
90  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
91  *
92  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
93  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
94  */
95 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
96 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
97          256,
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
100          256,
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
103          32,
104 #endif
105          32,
106 };
107
108 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
109
110 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
112          "DMA",
113 #endif
114 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
115          "DMA32",
116 #endif
117          "Normal",
118 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
119          "HighMem",
120 #endif
121          "Movable",
122 };
123
124 int min_free_kbytes = 1024;
125
126 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
127 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
128 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
129
130 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
131   /*
132    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
133    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
134    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
135    * so the number of times add_active_range() can be called is
136    * related to the number of nodes and the number of holes
137    */
138   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
140     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
141   #else
142     #if MAX_NUMNODES >= 32
143       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
144       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
145     #else
146       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
147       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
148     #endif
149   #endif
150
151   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
152   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
153   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
156   static unsigned long __initdata required_movablecore;
157   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
158
159   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
160   int movable_zone;
161   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
162 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
163
164 #if MAX_NUMNODES > 1
165 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
166 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
167 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
168 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
169 #endif
170
171 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
172
173 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
174 {
175
176         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
177                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
178
179         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
180                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
181 }
182
183 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
184
185 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
186 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
187 {
188         int ret = 0;
189         unsigned seq;
190         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
191
192         do {
193                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
194                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
195                         ret = 1;
196                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
197                         ret = 1;
198         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
199
200         return ret;
201 }
202
203 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
204 {
205         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
206                 return 0;
207         if (zone != page_zone(page))
208                 return 0;
209
210         return 1;
211 }
212 /*
213  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
214  */
215 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
216 {
217         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
218                 return 1;
219         if (!page_is_consistent(zone, page))
220                 return 1;
221
222         return 0;
223 }
224 #else
225 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
226 {
227         return 0;
228 }
229 #endif
230
231 static void bad_page(struct page *page)
232 {
233         static unsigned long resume;
234         static unsigned long nr_shown;
235         static unsigned long nr_unshown;
236
237         /*
238          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
239          * or allow a steady drip of one report per second.
240          */
241         if (nr_shown == 60) {
242                 if (time_before(jiffies, resume)) {
243                         nr_unshown++;
244                         goto out;
245                 }
246                 if (nr_unshown) {
247                         printk(KERN_ALERT
248                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
249                                 nr_unshown);
250                         nr_unshown = 0;
251                 }
252                 nr_shown = 0;
253         }
254         if (nr_shown++ == 0)
255                 resume = jiffies + 60 * HZ;
256
257         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
258                 current->comm, page_to_pfn(page));
259         printk(KERN_ALERT
260                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
261                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
262                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
263
264         dump_stack();
265 out:
266         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
267         __ClearPageBuddy(page);
268         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
269 }
270
271 /*
272  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
273  *
274  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
275  *
276  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
277  *
278  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
279  * the head page (even the head page has this).
280  *
281  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
282  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
283  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
284  */
285
286 static void free_compound_page(struct page *page)
287 {
288         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
289 }
290
291 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
292 {
293         int i;
294         int nr_pages = 1 << order;
295
296         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
297         set_compound_order(page, order);
298         __SetPageHead(page);
299         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
300                 struct page *p = page + i;
301
302                 __SetPageTail(p);
303                 p->first_page = page;
304         }
305 }
306
307 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
308 {
309         int i;
310         int nr_pages = 1 << order;
311         int bad = 0;
312
313         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
314             unlikely(!PageHead(page))) {
315                 bad_page(page);
316                 bad++;
317         }
318
319         __ClearPageHead(page);
320
321         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
322                 struct page *p = page + i;
323
324                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
325                         bad_page(page);
326                         bad++;
327                 }
328                 __ClearPageTail(p);
329         }
330
331         return bad;
332 }
333
334 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
335 {
336         int i;
337
338         /*
339          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
340          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
341          */
342         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
343         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
344                 clear_highpage(page + i);
345 }
346
347 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
348 {
349         set_page_private(page, order);
350         __SetPageBuddy(page);
351 }
352
353 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
354 {
355         __ClearPageBuddy(page);
356         set_page_private(page, 0);
357 }
358
359 /*
360  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
361  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
362  *
363  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
364  * the following equation:
365  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
366  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
367  * 1 buddy is #10:
368  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
369  *
370  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
371  * satisfies the following equation:
372  *     P = B & ~(1 << O)
373  *
374  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
375  */
376 static inline struct page *
377 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
378 {
379         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
380
381         return page + (buddy_idx - page_idx);
382 }
383
384 static inline unsigned long
385 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
386 {
387         return (page_idx & ~(1 << order));
388 }
389
390 /*
391  * This function checks whether a page is free && is the buddy
392  * we can do coalesce a page and its buddy if
393  * (a) the buddy is not in a hole &&
394  * (b) the buddy is in the buddy system &&
395  * (c) a page and its buddy have the same order &&
396  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
397  *
398  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
399  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
400  *
401  * For recording page's order, we use page_private(page).
402  */
403 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
404                                                                 int order)
405 {
406         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
407                 return 0;
408
409         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
410                 return 0;
411
412         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
413                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
414                 return 1;
415         }
416         return 0;
417 }
418
419 /*
420  * Freeing function for a buddy system allocator.
421  *
422  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
423  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
424  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
425  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
426  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
427  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
428  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
429  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
430  * parts of the VM system.
431  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
432  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
433  * order is recorded in page_private(page) field.
434  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
435  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
436  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
437  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
438  * triggers coalescing into a block of larger size.            
439  *
440  * -- wli
441  */
442
443 static inline void __free_one_page(struct page *page,
444                 struct zone *zone, unsigned int order,
445                 int migratetype)
446 {
447         unsigned long page_idx;
448
449         if (unlikely(PageCompound(page)))
450                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
451                         return;
452
453         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
454
455         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
456
457         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
458         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
459
460         while (order < MAX_ORDER-1) {
461                 unsigned long combined_idx;
462                 struct page *buddy;
463
464                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
465                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
466                         break;
467
468                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
469                 list_del(&buddy->lru);
470                 zone->free_area[order].nr_free--;
471                 rmv_page_order(buddy);
472                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
473                 page = page + (combined_idx - page_idx);
474                 page_idx = combined_idx;
475                 order++;
476         }
477         set_page_order(page, order);
478         list_add(&page->lru,
479                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
480         zone->free_area[order].nr_free++;
481 }
482
483 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
484 /*
485  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
486  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
487  * free_pages_check() will verify...
488  */
489 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
490 {
491         __ClearPageMlocked(page);
492         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
493         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
494 }
495 #else
496 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
497 #endif
498
499 static inline int free_pages_check(struct page *page)
500 {
501         if (unlikely(page_mapcount(page) |
502                 (page->mapping != NULL)  |
503                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
504                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
505                 bad_page(page);
506                 return 1;
507         }
508         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
509                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
510         return 0;
511 }
512
513 /*
514  * Frees a list of pages. 
515  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
516  * count is the number of pages to free.
517  *
518  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
519  * see if this freeing clears that state.
520  *
521  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
522  * pinned" detection logic.
523  */
524 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
525                                         struct list_head *list, int order)
526 {
527         spin_lock(&zone->lock);
528         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
529         zone->pages_scanned = 0;
530
531         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
532         while (count--) {
533                 struct page *page;
534
535                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
536                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
537                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
538                 list_del(&page->lru);
539                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
540         }
541         spin_unlock(&zone->lock);
542 }
543
544 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
545                                 int migratetype)
546 {
547         spin_lock(&zone->lock);
548         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
549         zone->pages_scanned = 0;
550
551         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
552         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
553         spin_unlock(&zone->lock);
554 }
555
556 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
557 {
558         unsigned long flags;
559         int i;
560         int bad = 0;
561         int clearMlocked = PageMlocked(page);
562
563         kmemcheck_free_shadow(page, order);
564
565         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
566                 bad += free_pages_check(page + i);
567         if (bad)
568                 return;
569
570         if (!PageHighMem(page)) {
571                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
572                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
573                                            PAGE_SIZE << order);
574         }
575         arch_free_page(page, order);
576         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
577
578         local_irq_save(flags);
579         if (unlikely(clearMlocked))
580                 free_page_mlock(page);
581         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
582         free_one_page(page_zone(page), page, order,
583                                         get_pageblock_migratetype(page));
584         local_irq_restore(flags);
585 }
586
587 /*
588  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
589  */
590 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
591 {
592         if (order == 0) {
593                 __ClearPageReserved(page);
594                 set_page_count(page, 0);
595                 set_page_refcounted(page);
596                 __free_page(page);
597         } else {
598                 int loop;
599
600                 prefetchw(page);
601                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
602                         struct page *p = &page[loop];
603
604                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
605                                 prefetchw(p + 1);
606                         __ClearPageReserved(p);
607                         set_page_count(p, 0);
608                 }
609
610                 set_page_refcounted(page);
611                 __free_pages(page, order);
612         }
613 }
614
615
616 /*
617  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
618  * Please do not alter this order without good reasons and regression
619  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
620  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
621  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
622  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
623  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
624  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
625  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
626  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
627  *
628  * -- wli
629  */
630 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
631         int low, int high, struct free_area *area,
632         int migratetype)
633 {
634         unsigned long size = 1 << high;
635
636         while (high > low) {
637                 area--;
638                 high--;
639                 size >>= 1;
640                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
641                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
642                 area->nr_free++;
643                 set_page_order(&page[size], high);
644         }
645 }
646
647 /*
648  * This page is about to be returned from the page allocator
649  */
650 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
651 {
652         if (unlikely(page_mapcount(page) |
653                 (page->mapping != NULL)  |
654                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
655                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
656                 bad_page(page);
657                 return 1;
658         }
659
660         set_page_private(page, 0);
661         set_page_refcounted(page);
662
663         arch_alloc_page(page, order);
664         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
665
666         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
667                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
668
669         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
670                 prep_compound_page(page, order);
671
672         return 0;
673 }
674
675 /*
676  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
677  * the smallest available page from the freelists
678  */
679 static inline
680 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
681                                                 int migratetype)
682 {
683         unsigned int current_order;
684         struct free_area * area;
685         struct page *page;
686
687         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
688         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
689                 area = &(zone->free_area[current_order]);
690                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
691                         continue;
692
693                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
694                                                         struct page, lru);
695                 list_del(&page->lru);
696                 rmv_page_order(page);
697                 area->nr_free--;
698                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
699                 return page;
700         }
701
702         return NULL;
703 }
704
705
706 /*
707  * This array describes the order lists are fallen back to when
708  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
709  */
710 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
711         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
712         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
713         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
714         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
715 };
716
717 /*
718  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
719  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
720  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
721  */
722 static int move_freepages(struct zone *zone,
723                           struct page *start_page, struct page *end_page,
724                           int migratetype)
725 {
726         struct page *page;
727         unsigned long order;
728         int pages_moved = 0;
729
730 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
731         /*
732          * page_zone is not safe to call in this context when
733          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
734          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
735          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
736          * grouping pages by mobility
737          */
738         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
739 #endif
740
741         for (page = start_page; page <= end_page;) {
742                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
743                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
744
745                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
746                         page++;
747                         continue;
748                 }
749
750                 if (!PageBuddy(page)) {
751                         page++;
752                         continue;
753                 }
754
755                 order = page_order(page);
756                 list_del(&page->lru);
757                 list_add(&page->lru,
758                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
759                 page += 1 << order;
760                 pages_moved += 1 << order;
761         }
762
763         return pages_moved;
764 }
765
766 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
767                                 int migratetype)
768 {
769         unsigned long start_pfn, end_pfn;
770         struct page *start_page, *end_page;
771
772         start_pfn = page_to_pfn(page);
773         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
774         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
775         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
776         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
777
778         /* Do not cross zone boundaries */
779         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
780                 start_page = page;
781         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
782                 return 0;
783
784         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
785 }
786
787 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
788 static inline struct page *
789 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
790 {
791         struct free_area * area;
792         int current_order;
793         struct page *page;
794         int migratetype, i;
795
796         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
797         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
798                                                 --current_order) {
799                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
800                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
801
802                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
803                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
804                                 continue;
805
806                         area = &(zone->free_area[current_order]);
807                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
808                                 continue;
809
810                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
811                                         struct page, lru);
812                         area->nr_free--;
813
814                         /*
815                          * If breaking a large block of pages, move all free
816                          * pages to the preferred allocation list. If falling
817                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
818                          * agressive about taking ownership of free pages
819                          */
820                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
821                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
822                                 unsigned long pages;
823                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
824                                                                 start_migratetype);
825
826                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
827                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
828                                         set_pageblock_migratetype(page,
829                                                                 start_migratetype);
830
831                                 migratetype = start_migratetype;
832                         }
833
834                         /* Remove the page from the freelists */
835                         list_del(&page->lru);
836                         rmv_page_order(page);
837
838                         if (current_order == pageblock_order)
839                                 set_pageblock_migratetype(page,
840                                                         start_migratetype);
841
842                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
843                         return page;
844                 }
845         }
846
847         return NULL;
848 }
849
850 /*
851  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
852  * Call me with the zone->lock already held.
853  */
854 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
855                                                 int migratetype)
856 {
857         struct page *page;
858
859 retry_reserve:
860         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
861
862         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
863                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
864
865                 /*
866                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
867                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
868                  * and we want just one call site
869                  */
870                 if (!page) {
871                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
872                         goto retry_reserve;
873                 }
874         }
875
876         return page;
877 }
878
879 /* 
880  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
881  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
882  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
883  */
884 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
885                         unsigned long count, struct list_head *list,
886                         int migratetype)
887 {
888         int i;
889         
890         spin_lock(&zone->lock);
891         for (i = 0; i < count; ++i) {
892                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
893                 if (unlikely(page == NULL))
894                         break;
895
896                 /*
897                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
898                  * in physical page order. The page is added to the callers and
899                  * list and the list head then moves forward. From the callers
900                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
901                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
902                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
903                  * properly.
904                  */
905                 list_add(&page->lru, list);
906                 set_page_private(page, migratetype);
907                 list = &page->lru;
908         }
909         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
910         spin_unlock(&zone->lock);
911         return i;
912 }
913
914 #ifdef CONFIG_NUMA
915 /*
916  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
917  * currently executing processor on remote nodes after they have
918  * expired.
919  *
920  * Note that this function must be called with the thread pinned to
921  * a single processor.
922  */
923 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
924 {
925         unsigned long flags;
926         int to_drain;
927
928         local_irq_save(flags);
929         if (pcp->count >= pcp->batch)
930                 to_drain = pcp->batch;
931         else
932                 to_drain = pcp->count;
933         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
934         pcp->count -= to_drain;
935         local_irq_restore(flags);
936 }
937 #endif
938
939 /*
940  * Drain pages of the indicated processor.
941  *
942  * The processor must either be the current processor and the
943  * thread pinned to the current processor or a processor that
944  * is not online.
945  */
946 static void drain_pages(unsigned int cpu)
947 {
948         unsigned long flags;
949         struct zone *zone;
950
951         for_each_populated_zone(zone) {
952                 struct per_cpu_pageset *pset;
953                 struct per_cpu_pages *pcp;
954
955                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
956
957                 pcp = &pset->pcp;
958                 local_irq_save(flags);
959                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
960                 pcp->count = 0;
961                 local_irq_restore(flags);
962         }
963 }
964
965 /*
966  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
967  */
968 void drain_local_pages(void *arg)
969 {
970         drain_pages(smp_processor_id());
971 }
972
973 /*
974  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
975  */
976 void drain_all_pages(void)
977 {
978         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
979 }
980
981 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
982
983 void mark_free_pages(struct zone *zone)
984 {
985         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
986         unsigned long flags;
987         int order, t;
988         struct list_head *curr;
989
990         if (!zone->spanned_pages)
991                 return;
992
993         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
994
995         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
996         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
997                 if (pfn_valid(pfn)) {
998                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
999
1000                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1001                                 swsusp_unset_page_free(page);
1002                 }
1003
1004         for_each_migratetype_order(order, t) {
1005                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1006                         unsigned long i;
1007
1008                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1009                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1010                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1011                 }
1012         }
1013         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1014 }
1015 #endif /* CONFIG_PM */
1016
1017 /*
1018  * Free a 0-order page
1019  */
1020 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1021 {
1022         struct zone *zone = page_zone(page);
1023         struct per_cpu_pages *pcp;
1024         unsigned long flags;
1025         int clearMlocked = PageMlocked(page);
1026
1027         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1028
1029         if (PageAnon(page))
1030                 page->mapping = NULL;
1031         if (free_pages_check(page))
1032                 return;
1033
1034         if (!PageHighMem(page)) {
1035                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1036                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1037         }
1038         arch_free_page(page, 0);
1039         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1040
1041         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1042         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1043         local_irq_save(flags);
1044         if (unlikely(clearMlocked))
1045                 free_page_mlock(page);
1046         __count_vm_event(PGFREE);
1047
1048         if (cold)
1049                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1050         else
1051                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1052         pcp->count++;
1053         if (pcp->count >= pcp->high) {
1054                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1055                 pcp->count -= pcp->batch;
1056         }
1057         local_irq_restore(flags);
1058         put_cpu();
1059 }
1060
1061 void free_hot_page(struct page *page)
1062 {
1063         free_hot_cold_page(page, 0);
1064 }
1065         
1066 void free_cold_page(struct page *page)
1067 {
1068         free_hot_cold_page(page, 1);
1069 }
1070
1071 /*
1072  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1073  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1074  * Each sub-page must be freed individually.
1075  *
1076  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1077  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1078  */
1079 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1080 {
1081         int i;
1082
1083         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1084         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1085
1086 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1087         /*
1088          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1089          * otherwise free the whole shadow.
1090          */
1091         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1092                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1093 #endif
1094
1095         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1096                 set_page_refcounted(page + i);
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1101  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1102  * or two.
1103  */
1104 static inline
1105 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1106                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1107                         int migratetype)
1108 {
1109         unsigned long flags;
1110         struct page *page;
1111         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1112         int cpu;
1113
1114 again:
1115         cpu  = get_cpu();
1116         if (likely(order == 0)) {
1117                 struct per_cpu_pages *pcp;
1118
1119                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1120                 local_irq_save(flags);
1121                 if (!pcp->count) {
1122                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1123                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1124                         if (unlikely(!pcp->count))
1125                                 goto failed;
1126                 }
1127
1128                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1129                 if (cold) {
1130                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1131                                 if (page_private(page) == migratetype)
1132                                         break;
1133                 } else {
1134                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1135                                 if (page_private(page) == migratetype)
1136                                         break;
1137                 }
1138
1139                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1140                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1141                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1142                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1143                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1144                 }
1145
1146                 list_del(&page->lru);
1147                 pcp->count--;
1148         } else {
1149                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1150                         /*
1151                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1152                          *
1153                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1154                          * properly detect and handle allocation failures.
1155                          *
1156                          * We most definitely don't want callers attempting to
1157                          * allocate greater than single-page units with
1158                          * __GFP_NOFAIL.
1159                          */
1160                         WARN_ON_ONCE(order > 0);
1161                 }
1162                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1163                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1164                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1165                 spin_unlock(&zone->lock);
1166                 if (!page)
1167                         goto failed;
1168         }
1169
1170         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1171         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1172         local_irq_restore(flags);
1173         put_cpu();
1174
1175         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1176         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1177                 goto again;
1178         return page;
1179
1180 failed:
1181         local_irq_restore(flags);
1182         put_cpu();
1183         return NULL;
1184 }
1185
1186 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1187 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1188 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1189 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1190 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1191
1192 /* Mask to get the watermark bits */
1193 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1194
1195 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1196 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1197 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1198
1199 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1200
1201 static struct fail_page_alloc_attr {
1202         struct fault_attr attr;
1203
1204         u32 ignore_gfp_highmem;
1205         u32 ignore_gfp_wait;
1206         u32 min_order;
1207
1208 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1209
1210         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1211         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1212         struct dentry *min_order_file;
1213
1214 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1215
1216 } fail_page_alloc = {
1217         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1218         .ignore_gfp_wait = 1,
1219         .ignore_gfp_highmem = 1,
1220         .min_order = 1,
1221 };
1222
1223 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1224 {
1225         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1226 }
1227 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1228
1229 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1230 {
1231         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1232                 return 0;
1233         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1234                 return 0;
1235         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1236                 return 0;
1237         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1238                 return 0;
1239
1240         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1241 }
1242
1243 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1244
1245 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1246 {
1247         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1248         struct dentry *dir;
1249         int err;
1250
1251         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1252                                        "fail_page_alloc");
1253         if (err)
1254                 return err;
1255         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1256
1257         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1258                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1259                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1260
1261         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1262                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1263                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1264         fail_page_alloc.min_order_file =
1265                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1266                                    &fail_page_alloc.min_order);
1267
1268         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1269             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1270             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1271                 err = -ENOMEM;
1272                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1273                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1274                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1275                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1276         }
1277
1278         return err;
1279 }
1280
1281 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1282
1283 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1284
1285 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1286
1287 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1288 {
1289         return 0;
1290 }
1291
1292 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1293
1294 /*
1295  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1296  * of the allocation.
1297  */
1298 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1299                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1300 {
1301         /* free_pages my go negative - that's OK */
1302         long min = mark;
1303         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1304         int o;
1305
1306         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1307                 min -= min / 2;
1308         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1309                 min -= min / 4;
1310
1311         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1312                 return 0;
1313         for (o = 0; o < order; o++) {
1314                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1315                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1316
1317                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1318                 min >>= 1;
1319
1320                 if (free_pages <= min)
1321                         return 0;
1322         }
1323         return 1;
1324 }
1325
1326 #ifdef CONFIG_NUMA
1327 /*
1328  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1329  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1330  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1331  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1332  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1333  *
1334  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1335  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1336  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1337  *
1338  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1339  * nothing and returns NULL.
1340  *
1341  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1342  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1343  *
1344  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1345  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1346  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1347  * quickly as we can.
1348  */
1349 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1350 {
1351         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1352         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1353
1354         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1355         if (!zlc)
1356                 return NULL;
1357
1358         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1359                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1360                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1361         }
1362
1363         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1364                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1365                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1366         return allowednodes;
1367 }
1368
1369 /*
1370  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1371  * if it is worth looking at further for free memory:
1372  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1373  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1374  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1375  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1376  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1377  * else return false (zero) if it is not.
1378  *
1379  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1380  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1381  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1382  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1383  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1384  * into the second scan of the zonelist.
1385  *
1386  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1387  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1388  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1389  * unturned looking for a free page.
1390  */
1391 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1392                                                 nodemask_t *allowednodes)
1393 {
1394         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1395         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1396         int n;                          /* node that zone *z is on */
1397
1398         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1399         if (!zlc)
1400                 return 1;
1401
1402         i = z - zonelist->_zonerefs;
1403         n = zlc->z_to_n[i];
1404
1405         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1406         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1411  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1412  * from that zone don't waste time re-examining it.
1413  */
1414 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1415 {
1416         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1417         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1418
1419         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1420         if (!zlc)
1421                 return;
1422
1423         i = z - zonelist->_zonerefs;
1424
1425         set_bit(i, zlc->fullzones);
1426 }
1427
1428 #else   /* CONFIG_NUMA */
1429
1430 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1431 {
1432         return NULL;
1433 }
1434
1435 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1436                                 nodemask_t *allowednodes)
1437 {
1438         return 1;
1439 }
1440
1441 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1442 {
1443 }
1444 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1445
1446 /*
1447  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1448  * a page.
1449  */
1450 static struct page *
1451 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1452                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1453                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1454 {
1455         struct zoneref *z;
1456         struct page *page = NULL;
1457         int classzone_idx;
1458         struct zone *zone;
1459         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1460         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1461         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1462
1463         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1464 zonelist_scan:
1465         /*
1466          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1467          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1468          */
1469         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1470                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1471                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1472                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1473                                 continue;
1474                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1475                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1476                                 goto try_next_zone;
1477
1478                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1479                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1480                         unsigned long mark;
1481                         int ret;
1482
1483                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1484                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1485                                     classzone_idx, alloc_flags))
1486                                 goto try_this_zone;
1487
1488                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1489                                 goto this_zone_full;
1490
1491                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1492                         switch (ret) {
1493                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1494                                 /* did not scan */
1495                                 goto try_next_zone;
1496                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1497                                 /* scanned but unreclaimable */
1498                                 goto this_zone_full;
1499                         default:
1500                                 /* did we reclaim enough */
1501                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1502                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1503                                         goto this_zone_full;
1504                         }
1505                 }
1506
1507 try_this_zone:
1508                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1509                                                 gfp_mask, migratetype);
1510                 if (page)
1511                         break;
1512 this_zone_full:
1513                 if (NUMA_BUILD)
1514                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1515 try_next_zone:
1516                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1517                         /*
1518                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1519                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1520                          */
1521                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1522                         zlc_active = 1;
1523                         did_zlc_setup = 1;
1524                 }
1525         }
1526
1527         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1528                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1529                 zlc_active = 0;
1530                 goto zonelist_scan;
1531         }
1532         return page;
1533 }
1534
1535 static inline int
1536 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1537                                 unsigned long pages_reclaimed)
1538 {
1539         /* Do not loop if specifically requested */
1540         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1541                 return 0;
1542
1543         /*
1544          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1545          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1546          * implementations.
1547          */
1548         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1549                 return 1;
1550
1551         /*
1552          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1553          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1554          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1555          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1556          * allocation still fails, we stop retrying.
1557          */
1558         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1559                 return 1;
1560
1561         /*
1562          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1563          * explicitly requests that.
1564          */
1565         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1566                 return 1;
1567
1568         return 0;
1569 }
1570
1571 static inline struct page *
1572 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1573         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1574         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1575         int migratetype)
1576 {
1577         struct page *page;
1578
1579         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1580         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1581                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1582                 return NULL;
1583         }
1584
1585         /*
1586          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1587          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1588          * we're still under heavy pressure.
1589          */
1590         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1591                 order, zonelist, high_zoneidx,
1592                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1593                 preferred_zone, migratetype);
1594         if (page)
1595                 goto out;
1596
1597         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1598         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1599                 goto out;
1600
1601         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1602         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1603
1604 out:
1605         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1606         return page;
1607 }
1608
1609 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1610 static inline struct page *
1611 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1612         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1613         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1614         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1615 {
1616         struct page *page = NULL;
1617         struct reclaim_state reclaim_state;
1618         struct task_struct *p = current;
1619
1620         cond_resched();
1621
1622         /* We now go into synchronous reclaim */
1623         cpuset_memory_pressure_bump();
1624
1625         /*
1626          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1627          */
1628         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1629         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1630         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1631         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1632
1633         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1634
1635         p->reclaim_state = NULL;
1636         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1637         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1638
1639         cond_resched();
1640
1641         if (order != 0)
1642                 drain_all_pages();
1643
1644         if (likely(*did_some_progress))
1645                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1646                                         zonelist, high_zoneidx,
1647                                         alloc_flags, preferred_zone,
1648                                         migratetype);
1649         return page;
1650 }
1651
1652 /*
1653  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1654  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1655  */
1656 static inline struct page *
1657 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1658         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1659         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1660         int migratetype)
1661 {
1662         struct page *page;
1663
1664         do {
1665                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1666                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1667                         preferred_zone, migratetype);
1668
1669                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1670                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1671         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1672
1673         return page;
1674 }
1675
1676 static inline
1677 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1678                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1679 {
1680         struct zoneref *z;
1681         struct zone *zone;
1682
1683         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1684                 wakeup_kswapd(zone, order);
1685 }
1686
1687 static inline int
1688 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1689 {
1690         struct task_struct *p = current;
1691         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1692         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1693
1694         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1695         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1696
1697         /*
1698          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1699          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1700          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1701          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1702          */
1703         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1704
1705         if (!wait) {
1706                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1707                 /*
1708                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1709                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1710                  */
1711                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1712         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1713                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1714
1715         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1716                 if (!in_interrupt() &&
1717                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1718                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1719                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1720         }
1721
1722         return alloc_flags;
1723 }
1724
1725 static inline struct page *
1726 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1727         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1728         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1729         int migratetype)
1730 {
1731         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1732         struct page *page = NULL;
1733         int alloc_flags;
1734         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1735         unsigned long did_some_progress;
1736         struct task_struct *p = current;
1737
1738         /*
1739          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1740          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1741          * be using allocators in order of preference for an area that is
1742          * too large.
1743          */
1744         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1745                 return NULL;
1746
1747         /*
1748          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1749          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1750          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1751          * using a larger set of nodes after it has established that the
1752          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1753          * over allocated.
1754          */
1755         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1756                 goto nopage;
1757
1758         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1759
1760         /*
1761          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1762          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1763          * to how we want to proceed.
1764          */
1765         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1766
1767 restart:
1768         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1769         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1770                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1771                         preferred_zone, migratetype);
1772         if (page)
1773                 goto got_pg;
1774
1775 rebalance:
1776         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1777         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1778                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1779                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1780                                 preferred_zone, migratetype);
1781                 if (page)
1782                         goto got_pg;
1783         }
1784
1785         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1786         if (!wait)
1787                 goto nopage;
1788
1789         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1790         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1791                 goto nopage;
1792
1793         /* Try direct reclaim and then allocating */
1794         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1795                                         zonelist, high_zoneidx,
1796                                         nodemask,
1797                                         alloc_flags, preferred_zone,
1798                                         migratetype, &did_some_progress);
1799         if (page)
1800                 goto got_pg;
1801
1802         /*
1803          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1804          * running out of options and have to consider going OOM
1805          */
1806         if (!did_some_progress) {
1807                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1808                         if (oom_killer_disabled)
1809                                 goto nopage;
1810                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1811                                         zonelist, high_zoneidx,
1812                                         nodemask, preferred_zone,
1813                                         migratetype);
1814                         if (page)
1815                                 goto got_pg;
1816
1817                         /*
1818                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1819                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1820                          * made, there are no other options and retrying is
1821                          * unlikely to help.
1822                          */
1823                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1824                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1825                                 goto nopage;
1826
1827                         goto restart;
1828                 }
1829         }
1830
1831         /* Check if we should retry the allocation */
1832         pages_reclaimed += did_some_progress;
1833         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1834                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1835                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1836                 goto rebalance;
1837         }
1838
1839 nopage:
1840         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1841                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1842                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1843                         p->comm, order, gfp_mask);
1844                 dump_stack();
1845                 show_mem();
1846         }
1847         return page;
1848 got_pg:
1849         if (kmemcheck_enabled)
1850                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1851         return page;
1852
1853 }
1854
1855 /*
1856  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1857  */
1858 struct page *
1859 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1860                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1861 {
1862         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1863         struct zone *preferred_zone;
1864         struct page *page;
1865         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1866
1867         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1868
1869         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1870
1871         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1872
1873         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1874                 return NULL;
1875
1876         /*
1877          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1878          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1879          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1880          */
1881         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1882                 return NULL;
1883
1884         /* The preferred zone is used for statistics later */
1885         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1886         if (!preferred_zone)
1887                 return NULL;
1888
1889         /* First allocation attempt */
1890         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1891                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1892                         preferred_zone, migratetype);
1893         if (unlikely(!page))
1894                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1895                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1896                                 preferred_zone, migratetype);
1897
1898         return page;
1899 }
1900 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1901
1902 /*
1903  * Common helper functions.
1904  */
1905 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1906 {
1907         struct page * page;
1908         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1909         if (!page)
1910                 return 0;
1911         return (unsigned long) page_address(page);
1912 }
1913
1914 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1915
1916 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1917 {
1918         struct page * page;
1919
1920         /*
1921          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1922          * a highmem page
1923          */
1924         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1925
1926         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1927         if (page)
1928                 return (unsigned long) page_address(page);
1929         return 0;
1930 }
1931
1932 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1933
1934 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1935 {
1936         int i = pagevec_count(pvec);
1937
1938         while (--i >= 0)
1939                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1940 }
1941
1942 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1943 {
1944         if (put_page_testzero(page)) {
1945                 if (order == 0)
1946                         free_hot_page(page);
1947                 else
1948                         __free_pages_ok(page, order);
1949         }
1950 }
1951
1952 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1953
1954 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1955 {
1956         if (addr != 0) {
1957                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1958                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1959         }
1960 }
1961
1962 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1963
1964 /**
1965  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1966  * @size: the number of bytes to allocate
1967  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1968  *
1969  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1970  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1971  * allocate memory in power-of-two pages.
1972  *
1973  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1974  *
1975  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1976  */
1977 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1978 {
1979         unsigned int order = get_order(size);
1980         unsigned long addr;
1981
1982         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1983         if (addr) {
1984                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1985                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1986
1987                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1988                 while (used < alloc_end) {
1989                         free_page(used);
1990                         used += PAGE_SIZE;
1991                 }
1992         }
1993
1994         return (void *)addr;
1995 }
1996 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1997
1998 /**
1999  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2000  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2001  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2002  *
2003  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2004  */
2005 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2006 {
2007         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2008         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2009
2010         while (addr < end) {
2011                 free_page(addr);
2012                 addr += PAGE_SIZE;
2013         }
2014 }
2015 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2016
2017 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2018 {
2019         struct zoneref *z;
2020         struct zone *zone;
2021
2022         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2023         unsigned int sum = 0;
2024
2025         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2026
2027         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2028                 unsigned long size = zone->present_pages;
2029                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2030                 if (size > high)
2031                         sum += size - high;
2032         }
2033
2034         return sum;
2035 }
2036
2037 /*
2038  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2039  */
2040 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2041 {
2042         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2043 }
2044 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2045
2046 /*
2047  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2048  */
2049 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2050 {
2051         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2052 }
2053
2054 static inline void show_node(struct zone *zone)
2055 {
2056         if (NUMA_BUILD)
2057                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2058 }
2059
2060 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2061 {
2062         val->totalram = totalram_pages;
2063         val->sharedram = 0;
2064         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2065         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2066         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2067         val->freehigh = nr_free_highpages();
2068         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2069 }
2070
2071 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2072
2073 #ifdef CONFIG_NUMA
2074 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2075 {
2076         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2077
2078         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2079         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2080 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2081         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2082         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2083                         NR_FREE_PAGES);
2084 #else
2085         val->totalhigh = 0;
2086         val->freehigh = 0;
2087 #endif
2088         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2089 }
2090 #endif
2091
2092 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2093
2094 /*
2095  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2096  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2097  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2098  */
2099 void show_free_areas(void)
2100 {
2101         int cpu;
2102         struct zone *zone;
2103
2104         for_each_populated_zone(zone) {
2105                 show_node(zone);
2106                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2107
2108                 for_each_online_cpu(cpu) {
2109                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2110
2111                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2112
2113                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2114                                cpu, pageset->pcp.high,
2115                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2116                 }
2117         }
2118
2119         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2120                 " inactive_file:%lu"
2121                 " unevictable:%lu"
2122                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2123                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2124                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2125                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2126                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2127                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2128                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2129                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2130                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2131                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2132                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2133                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2134                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2135                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2136                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2137                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2138
2139         for_each_populated_zone(zone) {
2140                 int i;
2141
2142                 show_node(zone);
2143                 printk("%s"
2144                         " free:%lukB"
2145                         " min:%lukB"
2146                         " low:%lukB"
2147                         " high:%lukB"
2148                         " active_anon:%lukB"
2149                         " inactive_anon:%lukB"
2150                         " active_file:%lukB"
2151                         " inactive_file:%lukB"
2152                         " unevictable:%lukB"
2153                         " present:%lukB"
2154                         " pages_scanned:%lu"
2155                         " all_unreclaimable? %s"
2156                         "\n",
2157                         zone->name,
2158                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2159                         K(min_wmark_pages(zone)),
2160                         K(low_wmark_pages(zone)),
2161                         K(high_wmark_pages(zone)),
2162                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2163                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2164                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2165                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2166                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2167                         K(zone->present_pages),
2168                         zone->pages_scanned,
2169                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2170                         );
2171                 printk("lowmem_reserve[]:");
2172                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2173                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2174                 printk("\n");
2175         }
2176
2177         for_each_populated_zone(zone) {
2178                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2179
2180                 show_node(zone);
2181                 printk("%s: ", zone->name);
2182
2183                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2184                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2185                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2186                         total += nr[order] << order;
2187                 }
2188                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2189                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2190                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2191                 printk("= %lukB\n", K(total));
2192         }
2193
2194         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2195
2196         show_swap_cache_info();
2197 }
2198
2199 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2200 {
2201         zoneref->zone = zone;
2202         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2203 }
2204
2205 /*
2206  * Builds allocation fallback zone lists.
2207  *
2208  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2209  */
2210 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2211                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2212 {
2213         struct zone *zone;
2214
2215         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2216         zone_type++;
2217
2218         do {
2219                 zone_type--;
2220                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2221                 if (populated_zone(zone)) {
2222                         zoneref_set_zone(zone,
2223                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2224                         check_highest_zone(zone_type);
2225                 }
2226
2227         } while (zone_type);
2228         return nr_zones;
2229 }
2230
2231
2232 /*
2233  *  zonelist_order:
2234  *  0 = automatic detection of better ordering.
2235  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2236  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2237  *
2238  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2239  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2240  */
2241 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2242 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2243 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2244
2245 /* zonelist order in the kernel.
2246  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2247  */
2248 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2249 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2250
2251
2252 #ifdef CONFIG_NUMA
2253 /* The value user specified ....changed by config */
2254 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2255 /* string for sysctl */
2256 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2257 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2258
2259 /*
2260  * interface for configure zonelist ordering.
2261  * command line option "numa_zonelist_order"
2262  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2263  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2264  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2265  */
2266
2267 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2268 {
2269         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2270                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2271         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2272                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2273         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2274                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2275         } else {
2276                 printk(KERN_WARNING
2277                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2278                         "%s\n", s);
2279                 return -EINVAL;
2280         }
2281         return 0;
2282 }
2283
2284 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2285 {
2286         if (s)
2287                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2288         return 0;
2289 }
2290 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2291
2292 /*
2293  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2294  */
2295 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2296                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2297                 loff_t *ppos)
2298 {
2299         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2300         int ret;
2301
2302         if (write)
2303                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2304                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2305         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2306         if (ret)
2307                 return ret;
2308         if (write) {
2309                 int oldval = user_zonelist_order;
2310                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2311                         /*
2312                          * bogus value.  restore saved string
2313                          */
2314                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2315                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2316                         user_zonelist_order = oldval;
2317                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2318                         build_all_zonelists();
2319         }
2320         return 0;
2321 }
2322
2323
2324 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2325 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2326
2327 /**
2328  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2329  * @node: node whose fallback list we're appending
2330  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2331  *
2332  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2333  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2334  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2335  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2336  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2337  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2338  * on them otherwise.
2339  * It returns -1 if no node is found.
2340  */
2341 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2342 {
2343         int n, val;
2344         int min_val = INT_MAX;
2345         int best_node = -1;
2346         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2347
2348         /* Use the local node if we haven't already */
2349         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2350                 node_set(node, *used_node_mask);
2351                 return node;
2352         }
2353
2354         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2355
2356                 /* Don't want a node to appear more than once */
2357                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2358                         continue;
2359
2360                 /* Use the distance array to find the distance */
2361                 val = node_distance(node, n);
2362
2363                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2364                 val += (n < node);
2365
2366                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2367                 tmp = cpumask_of_node(n);
2368                 if (!cpumask_empty(tmp))
2369                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2370
2371                 /* Slight preference for less loaded node */
2372                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2373                 val += node_load[n];
2374
2375                 if (val < min_val) {
2376                         min_val = val;
2377                         best_node = n;
2378                 }
2379         }
2380
2381         if (best_node >= 0)
2382                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2383
2384         return best_node;
2385 }
2386
2387
2388 /*
2389  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2390  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2391  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2392  */
2393 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2394 {
2395         int j;
2396         struct zonelist *zonelist;
2397
2398         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2399         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2400                 ;
2401         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2402                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2403         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2404         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2405 }
2406
2407 /*
2408  * Build gfp_thisnode zonelists
2409  */
2410 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2411 {
2412         int j;
2413         struct zonelist *zonelist;
2414
2415         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2416         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2417         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2418         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2419 }
2420
2421 /*
2422  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2423  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2424  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2425  * may still exist in local DMA zone.
2426  */
2427 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2428
2429 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2430 {
2431         int pos, j, node;
2432         int zone_type;          /* needs to be signed */
2433         struct zone *z;
2434         struct zonelist *zonelist;
2435
2436         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2437         pos = 0;
2438         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2439                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2440                         node = node_order[j];
2441                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2442                         if (populated_zone(z)) {
2443                                 zoneref_set_zone(z,
2444                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2445                                 check_highest_zone(zone_type);
2446                         }
2447                 }
2448         }
2449         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2450         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2451 }
2452
2453 static int default_zonelist_order(void)
2454 {
2455         int nid, zone_type;
2456         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2457         struct zone *z;
2458         int average_size;
2459         /*
2460          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2461          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2462          * into OOM very easily.
2463          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2464          */
2465         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2466         low_kmem_size = 0;
2467         total_size = 0;
2468         for_each_online_node(nid) {
2469                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2470                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2471                         if (populated_zone(z)) {
2472                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2473                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2474                                 total_size += z->present_pages;
2475                         }
2476                 }
2477         }
2478         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2479             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2480                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2481         /*
2482          * look into each node's config.
2483          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2484          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2485          */
2486         average_size = total_size /
2487                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2488         for_each_online_node(nid) {
2489                 low_kmem_size = 0;
2490                 total_size = 0;
2491                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2492                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2493                         if (populated_zone(z)) {
2494                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2495                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2496                                 total_size += z->present_pages;
2497                         }
2498                 }
2499                 if (low_kmem_size &&
2500                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2501                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2502                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2503         }
2504         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2505 }
2506
2507 static void set_zonelist_order(void)
2508 {
2509         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2510                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2511         else
2512                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2513 }
2514
2515 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2516 {
2517         int j, node, load;
2518         enum zone_type i;
2519         nodemask_t used_mask;
2520         int local_node, prev_node;
2521         struct zonelist *zonelist;
2522         int order = current_zonelist_order;
2523
2524         /* initialize zonelists */
2525         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2526                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2527                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2528                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2529         }
2530
2531         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2532         local_node = pgdat->node_id;
2533         load = nr_online_nodes;
2534         prev_node = local_node;
2535         nodes_clear(used_mask);
2536
2537         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2538         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2539         j = 0;
2540
2541         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2542                 int distance = node_distance(local_node, node);
2543
2544                 /*
2545                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2546                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2547                  */
2548                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2549                         zone_reclaim_mode = 1;
2550
2551                 /*
2552                  * We don't want to pressure a particular node.
2553                  * So adding penalty to the first node in same
2554                  * distance group to make it round-robin.
2555                  */
2556                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2557                         node_load[node] = load;
2558
2559                 prev_node = node;
2560                 load--;
2561                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2562                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2563                 else
2564                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2565         }
2566
2567         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2568                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2569                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2570         }
2571
2572         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2573 }
2574
2575 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2576 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2577 {
2578         struct zonelist *zonelist;
2579         struct zonelist_cache *zlc;
2580         struct zoneref *z;
2581
2582         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2583         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2584         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2585         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2586                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2587 }
2588
2589
2590 #else   /* CONFIG_NUMA */
2591
2592 static void set_zonelist_order(void)
2593 {
2594         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2595 }
2596
2597 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2598 {
2599         int node, local_node;
2600         enum zone_type j;
2601         struct zonelist *zonelist;
2602
2603         local_node = pgdat->node_id;
2604
2605         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2606         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2607
2608         /*
2609          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2610          * of all the other nodes.
2611          * We don't want to pressure a particular node, so when
2612          * building the zones for node N, we make sure that the
2613          * zones coming right after the local ones are those from
2614          * node N+1 (modulo N)
2615          */
2616         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2617                 if (!node_online(node))
2618                         continue;
2619                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2620                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2621         }
2622         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2623                 if (!node_online(node))
2624                         continue;
2625                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2626                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2627         }
2628
2629         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2630         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2631 }
2632
2633 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2634 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2635 {
2636         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2637 }
2638
2639 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2640
2641 /* return values int ....just for stop_machine() */
2642 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2643 {
2644         int nid;
2645
2646         for_each_online_node(nid) {
2647                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2648
2649                 build_zonelists(pgdat);
2650                 build_zonelist_cache(pgdat);
2651         }
2652         return 0;
2653 }
2654
2655 void build_all_zonelists(void)
2656 {
2657         set_zonelist_order();
2658
2659         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2660                 __build_all_zonelists(NULL);
2661                 mminit_verify_zonelist();
2662                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2663         } else {
2664                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2665                    of zonelist */
2666                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2667                 /* cpuset refresh routine should be here */
2668         }
2669         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2670         /*
2671          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2672          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2673          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2674          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2675          * disabled and enable it later
2676          */
2677         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2678                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2679         else
2680                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2681
2682         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2683                 "Total pages: %ld\n",
2684                         nr_online_nodes,
2685                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2686                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2687                         vm_total_pages);
2688 #ifdef CONFIG_NUMA
2689         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2690 #endif
2691 }
2692
2693 /*
2694  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2695  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2696  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2697  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2698  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2699  * conservative, even though it seems large.
2700  *
2701  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2702  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2703  */
2704 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2705
2706 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2707 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2708 {
2709         unsigned long size = 1;
2710
2711         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2712
2713         while (size < pages)
2714                 size <<= 1;
2715
2716         /*
2717          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2718          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2719          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2720          */
2721         size = min(size, 4096UL);
2722
2723         return max(size, 4UL);
2724 }
2725 #else
2726 /*
2727  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2728  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2729  *
2730  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2731  *
2732  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2733  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2734  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2735  *
2736  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2737  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2738  *
2739  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2740  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2741  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2742  */
2743 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2744 {
2745         return 4096UL;
2746 }
2747 #endif
2748
2749 /*
2750  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2751  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2752  * hash function before the remainder is taken.
2753  */
2754 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2755 {
2756         return ffz(~size);
2757 }
2758
2759 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2760
2761 /*
2762  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2763  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2764  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2765  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2766  * blocks as reclaim kicks in
2767  */
2768 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2769 {
2770         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2771         struct page *page;
2772         unsigned long reserve, block_migratetype;
2773
2774         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2775         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2776         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2777         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2778                                                         pageblock_order;
2779
2780         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2781                 if (!pfn_valid(pfn))
2782                         continue;
2783                 page = pfn_to_page(pfn);
2784
2785                 /* Watch out for overlapping nodes */
2786                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2787                         continue;
2788
2789                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2790                 if (PageReserved(page))
2791                         continue;
2792
2793                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2794
2795                 /* If this block is reserved, account for it */
2796                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2797                         reserve--;
2798                         continue;
2799                 }
2800
2801                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2802                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2803                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2804                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2805                         reserve--;
2806                         continue;
2807                 }
2808
2809                 /*
2810                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2811                  * take it back
2812                  */
2813                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2814                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2815                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2816                 }
2817         }
2818 }
2819
2820 /*
2821  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2822  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2823  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2824  */
2825 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2826                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2827 {
2828         struct page *page;
2829         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2830         unsigned long pfn;
2831         struct zone *z;
2832
2833         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2834                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2835
2836         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2837         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2838                 /*
2839                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2840                  * handed to this function.  They do not
2841                  * exist on hotplugged memory.
2842                  */
2843                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2844                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2845                                 continue;
2846                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2847                                 continue;
2848                 }
2849                 page = pfn_to_page(pfn);
2850                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2851                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2852                 init_page_count(page);
2853                 reset_page_mapcount(page);
2854                 SetPageReserved(page);
2855                 /*
2856                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2857                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2858                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2859                  * the address space during boot when many long-lived
2860                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2861                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2862                  * setup_zone_migrate_reserve()
2863                  *
2864                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2865                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2866                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2867                  * pfn out of zone.
2868                  */
2869                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2870                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2871                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2872                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2873
2874                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2875 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2876                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2877                 if (!is_highmem_idx(zone))
2878                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2879 #endif
2880         }
2881 }
2882
2883 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2884 {
2885         int order, t;
2886         for_each_migratetype_order(order, t) {
2887                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2888                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2889         }
2890 }
2891
2892 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2893 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2894         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2895 #endif
2896
2897 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2898 {
2899 #ifdef CONFIG_MMU
2900         int batch;
2901
2902         /*
2903          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2904          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2905          *
2906          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2907          */
2908         batch = zone->present_pages / 1024;
2909         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2910                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2911         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2912         if (batch < 1)
2913                 batch = 1;
2914
2915         /*
2916          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2917          * of 2 value was found to be more likely to have
2918          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2919          *
2920          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2921          * batches of pages, one task can end up with a lot
2922          * of pages of one half of the possible page colors
2923          * and the other with pages of the other colors.
2924          */
2925         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2926
2927         return batch;
2928
2929 #else
2930         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2931          * conditions.
2932          *
2933          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2934          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2935          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2936          *
2937          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2938          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2939          * can be a significant delay between the individual batches being
2940          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2941          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2942          */
2943         return 0;
2944 #endif
2945 }
2946
2947 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2948 {
2949         struct per_cpu_pages *pcp;
2950
2951         memset(p, 0, sizeof(*p));
2952
2953         pcp = &p->pcp;
2954         pcp->count = 0;
2955         pcp->high = 6 * batch;
2956         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2957         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2958 }
2959
2960 /*
2961  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2962  * to the value high for the pageset p.
2963  */
2964
2965 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2966                                 unsigned long high)
2967 {
2968         struct per_cpu_pages *pcp;
2969
2970         pcp = &p->pcp;
2971         pcp->high = high;
2972         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2973         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2974                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2975 }
2976
2977
2978 #ifdef CONFIG_NUMA
2979 /*
2980  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2981  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2982  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2983  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2984  * with interrupts disabled.
2985  *
2986  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2987  *
2988  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2989  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2990  * hotplugged processors.
2991  *
2992  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2993  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2994  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2995  */
2996 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2997
2998 /*
2999  * Dynamically allocate memory for the
3000  * per cpu pageset array in struct zone.
3001  */
3002 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3003 {
3004         struct zone *zone, *dzone;
3005         int node = cpu_to_node(cpu);
3006
3007         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3008
3009         for_each_populated_zone(zone) {
3010                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3011                                          GFP_KERNEL, node);
3012                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3013                         goto bad;
3014
3015                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3016
3017                 if (percpu_pagelist_fraction)
3018                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3019                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3020         }
3021
3022         return 0;
3023 bad:
3024         for_each_zone(dzone) {
3025                 if (!populated_zone(dzone))
3026                         continue;
3027                 if (dzone == zone)
3028                         break;
3029                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3030                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
3031         }
3032         return -ENOMEM;
3033 }
3034
3035 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3036 {
3037         struct zone *zone;
3038
3039         for_each_zone(zone) {
3040                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3041
3042                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3043                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3044                         kfree(pset);
3045                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
3046         }
3047 }
3048
3049 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3050                 unsigned long action,
3051                 void *hcpu)
3052 {
3053         int cpu = (long)hcpu;
3054         int ret = NOTIFY_OK;
3055
3056         switch (action) {
3057         case CPU_UP_PREPARE:
3058         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3059                 if (process_zones(cpu))
3060                         ret = NOTIFY_BAD;
3061                 break;
3062         case CPU_UP_CANCELED:
3063         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3064         case CPU_DEAD:
3065         case CPU_DEAD_FROZEN:
3066                 free_zone_pagesets(cpu);
3067                 break;
3068         default:
3069                 break;
3070         }
3071         return ret;
3072 }
3073
3074 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3075         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3076
3077 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3078 {
3079         int err;
3080
3081         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3082          * A cpuup callback will do this for every cpu
3083          * as it comes online
3084          */
3085         err = process_zones(smp_processor_id());
3086         BUG_ON(err);
3087         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3088 }
3089
3090 #endif
3091
3092 static noinline __init_refok
3093 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3094 {
3095         int i;
3096         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3097         size_t alloc_size;
3098
3099         /*
3100          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3101          * per zone.
3102          */
3103         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3104                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3105         zone->wait_table_bits =
3106                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3107         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3108                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3109
3110         if (!slab_is_available()) {
3111                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3112                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3113         } else {
3114                 /*
3115                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3116                  * via memory hot-add.
3117                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3118                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3119                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3120                  * node itself as well.
3121                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3122                  * necessary.
3123                  */
3124                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3125         }
3126         if (!zone->wait_table)
3127                 return -ENOMEM;
3128
3129         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3130                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3131
3132         return 0;
3133 }
3134
3135 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3136 {
3137         int cpu;
3138         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3139
3140         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3141 #ifdef CONFIG_NUMA
3142                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3143                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3144                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3145 #else
3146                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3147 #endif
3148         }
3149         if (zone->present_pages)
3150                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3151                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3152 }
3153
3154 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3155                                         unsigned long zone_start_pfn,
3156                                         unsigned long size,
3157                                         enum memmap_context context)
3158 {
3159         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3160         int ret;
3161         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3162         if (ret)
3163                 return ret;
3164         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3165
3166         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3167
3168         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3169                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3170                         pgdat->node_id,
3171                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3172                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3173
3174         zone_init_free_lists(zone);
3175
3176         return 0;
3177 }
3178
3179 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3180 /*
3181  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3182  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3183  */
3184 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3185 {
3186         int i;
3187
3188         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3189                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3190                         return i;
3191
3192         return -1;
3193 }
3194
3195 /*
3196  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3197  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3198  */
3199 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3200 {
3201         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3202                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3203                         return index;
3204
3205         return -1;
3206 }
3207
3208 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3209 /*
3210  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3211  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3212  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3213  * alternative
3214  */
3215 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3216 {
3217         int i;
3218
3219         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3220                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3221                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3222
3223                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3224                         return early_node_map[i].nid;
3225         }
3226         /* This is a memory hole */
3227         return -1;
3228 }
3229 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3230
3231 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3232 {
3233         int nid;
3234
3235         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3236         if (nid >= 0)
3237                 return nid;
3238         /* just returns 0 */
3239         return 0;
3240 }
3241
3242 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3243 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3244 {
3245         int nid;
3246
3247         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3248         if (nid >= 0 && nid != node)
3249                 return false;
3250         return true;
3251 }
3252 #endif
3253
3254 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3255 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3256         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3257                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3258
3259 /**
3260  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3261  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3262  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3263  *
3264  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3265  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3266  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3267  */
3268 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3269                                                 unsigned long max_low_pfn)
3270 {
3271         int i;
3272
3273         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3274                 unsigned long size_pages = 0;
3275                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3276
3277                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3278                         continue;
3279
3280                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3281                         end_pfn = max_low_pfn;
3282
3283                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3284                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3285                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3286                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3287         }
3288 }
3289
3290 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3291 {
3292         int i;
3293         int ret;
3294
3295         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3296                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3297                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3298                 if (ret)
3299                         break;
3300         }
3301 }
3302 /**
3303  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3304  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3305  *
3306  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3307  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3308  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3309  */
3310 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3311 {
3312         int i;
3313
3314         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3315                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3316                                 early_node_map[i].start_pfn,
3317                                 early_node_map[i].end_pfn);
3318 }
3319
3320 /**
3321  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3322  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3323  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3324  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3325  *
3326  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3327  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3328  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3329  * PFNs will be 0.
3330  */
3331 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3332                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3333 {
3334         int i;
3335         *start_pfn = -1UL;
3336         *end_pfn = 0;
3337
3338         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3339                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3340                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3341         }
3342
3343         if (*start_pfn == -1UL)
3344                 *start_pfn = 0;
3345 }
3346
3347 /*
3348  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3349  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3350  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3351  */
3352 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3353 {
3354         int zone_index;
3355         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3356                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3357                         continue;
3358
3359                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3360                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3361                         break;
3362         }
3363
3364         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3365         movable_zone = zone_index;
3366 }
3367
3368 /*
3369  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3370  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3371  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3372  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3373  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3374  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3375  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3376  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3377  */
3378 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3379                                         unsigned long zone_type,
3380                                         unsigned long node_start_pfn,
3381                                         unsigned long node_end_pfn,
3382                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3383                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3384 {
3385         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3386         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3387                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3388                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3389                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3390                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3391                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3392
3393                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3394                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3395                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3396                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3397
3398                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3399                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3400                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3401         }
3402 }
3403
3404 /*
3405  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3406  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3407  */
3408 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3409                                         unsigned long zone_type,
3410                                         unsigned long *ignored)
3411 {
3412         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3413         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3414
3415         /* Get the start and end of the node and zone */
3416         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3417         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3418         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3419         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3420                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3421                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3422
3423         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3424         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3425                 return 0;
3426
3427         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3428         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3429         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3430
3431         /* Return the spanned pages */
3432         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3433 }
3434
3435 /*
3436  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3437  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3438  */
3439 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3440                                 unsigned long range_start_pfn,
3441                                 unsigned long range_end_pfn)
3442 {
3443         int i = 0;
3444         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3445         unsigned long start_pfn;
3446
3447         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3448         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3449         if (i == -1)
3450                 return 0;
3451
3452         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3453
3454         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3455         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3456                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3457
3458         /* Find all holes for the zone within the node */
3459         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3460
3461                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3462                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3463                         break;
3464
3465                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3466                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3467                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3468
3469                 /* Update the hole size cound and move on */
3470                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3471                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3472                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3473                 }
3474                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3475         }
3476
3477         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3478         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3479                 hole_pages += range_end_pfn -
3480                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3481
3482         return hole_pages;
3483 }
3484
3485 /**
3486  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3487  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3488  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3489  *
3490  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3491  */
3492 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3493                                                         unsigned long end_pfn)
3494 {
3495         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3496 }
3497
3498 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3499 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3500                                         unsigned long zone_type,
3501                                         unsigned long *ignored)
3502 {
3503         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3504         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3505
3506         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3507         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3508                                                         node_start_pfn);
3509         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3510                                                         node_end_pfn);
3511
3512         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3513                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3514                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3515         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3516 }
3517
3518 #else
3519 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3520                                         unsigned long zone_type,
3521                                         unsigned long *zones_size)
3522 {
3523         return zones_size[zone_type];
3524 }
3525
3526 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3527                                                 unsigned long zone_type,
3528                                                 unsigned long *zholes_size)
3529 {
3530         if (!zholes_size)
3531                 return 0;
3532
3533         return zholes_size[zone_type];
3534 }
3535
3536 #endif
3537
3538 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3539                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3540 {
3541         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3542         enum zone_type i;
3543
3544         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3545                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3546                                                                 zones_size);
3547         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3548
3549         realtotalpages = totalpages;
3550         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3551                 realtotalpages -=
3552                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3553                                                                 zholes_size);
3554         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3555         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3556                                                         realtotalpages);
3557 }
3558
3559 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3560 /*
3561  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3562  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3563  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3564  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3565  * bytes.
3566  */
3567 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3568 {
3569         unsigned long usemapsize;
3570
3571         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3572         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3573         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3574         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3575
3576         return usemapsize / 8;
3577 }
3578
3579 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3580                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3581 {
3582         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3583         zone->pageblock_flags = NULL;
3584         if (usemapsize)
3585                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3586 }
3587 #else
3588 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3589                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3590 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3591
3592 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3593
3594 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3595 static inline int pageblock_default_order(void)
3596 {
3597         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3598                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3599
3600         return MAX_ORDER-1;
3601 }
3602
3603 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3604 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3605 {
3606         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3607         if (pageblock_order)
3608                 return;
3609
3610         /*
3611          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3612          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3613          */
3614         pageblock_order = order;
3615 }
3616 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3617
3618 /*
3619  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3620  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3621  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3622  * pageblock_order based on the kernel config
3623  */
3624 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3625 {
3626         return MAX_ORDER-1;
3627 }
3628 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3629
3630 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3631
3632 /*
3633  * Set up the zone data structures:
3634  *   - mark all pages reserved
3635  *   - mark all memory queues empty
3636  *   - clear the memory bitmaps
3637  */
3638 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3639                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3640 {
3641         enum zone_type j;
3642         int nid = pgdat->node_id;
3643         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3644         int ret;
3645
3646         pgdat_resize_init(pgdat);
3647         pgdat->nr_zones = 0;
3648         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3649         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3650         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3651         
3652         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3653                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3654                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3655                 enum lru_list l;
3656
3657                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3658                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3659                                                                 zholes_size);
3660
3661                 /*
3662                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3663                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3664                  * and per-cpu initialisations
3665                  */
3666                 memmap_pages =
3667                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3668                 if (realsize >= memmap_pages) {
3669                         realsize -= memmap_pages;
3670                         if (memmap_pages)
3671                                 printk(KERN_DEBUG
3672                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3673                                        zone_names[j], memmap_pages);
3674                 } else
3675                         printk(KERN_WARNING
3676                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3677                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3678
3679                 /* Account for reserved pages */
3680                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3681                         realsize -= dma_reserve;
3682                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3683                                         zone_names[0], dma_reserve);
3684                 }
3685
3686                 if (!is_highmem_idx(j))
3687                         nr_kernel_pages += realsize;
3688                 nr_all_pages += realsize;
3689
3690                 zone->spanned_pages = size;
3691                 zone->present_pages = realsize;
3692 #ifdef CONFIG_NUMA
3693                 zone->node = nid;
3694                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3695                                                 / 100;
3696                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3697 #endif
3698                 zone->name = zone_names[j];
3699                 spin_lock_init(&zone->lock);
3700                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3701                 zone_seqlock_init(zone);
3702                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3703
3704                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3705
3706                 zone_pcp_init(zone);
3707                 for_each_lru(l) {
3708                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3709                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3710                 }
3711                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3712                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3713                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3714                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3715                 zap_zone_vm_stats(zone);
3716                 zone->flags = 0;
3717                 if (!size)
3718                         continue;
3719
3720                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3721                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3722                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3723                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3724                 BUG_ON(ret);
3725                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3726                 zone_start_pfn += size;
3727         }
3728 }
3729
3730 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3731 {
3732         /* Skip empty nodes */
3733         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3734                 return;
3735
3736 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3737         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3738         if (!pgdat->node_mem_map) {
3739                 unsigned long size, start, end;
3740                 struct page *map;
3741
3742                 /*
3743                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3744                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3745                  * for the buddy allocator to function correctly.
3746                  */
3747                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3748                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3749                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3750                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3751                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3752                 if (!map)
3753                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3754                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3755         }
3756 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3757         /*
3758          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3759          */
3760         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3761                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3762 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3763                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3764                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3765 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3766         }
3767 #endif
3768 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3769 }
3770
3771 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3772                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3773 {
3774         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3775
3776         pgdat->node_id = nid;
3777         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3778         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3779
3780         alloc_node_mem_map(pgdat);
3781 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3782         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3783                 nid, (unsigned long)pgdat,
3784                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3785 #endif
3786
3787         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3788 }
3789
3790 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3791
3792 #if MAX_NUMNODES > 1
3793 /*
3794  * Figure out the number of possible node ids.
3795  */
3796 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3797 {
3798         unsigned int node;
3799         unsigned int highest = 0;
3800
3801         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3802                 highest = node;
3803         nr_node_ids = highest + 1;
3804 }
3805 #else
3806 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3807 {
3808 }
3809 #endif
3810
3811 /**
3812  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3813  * @nid: The node ID the range resides on
3814  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3815  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3816  *
3817  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3818  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3819  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3820  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3821  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3822  */
3823 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3824                                                 unsigned long end_pfn)
3825 {
3826         int i;
3827
3828         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3829                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3830                         "%d entries of %d used\n",
3831                         nid, start_pfn, end_pfn,
3832                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3833
3834         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3835
3836         /* Merge with existing active regions if possible */
3837         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3838                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3839                         continue;
3840
3841                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3842                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3843                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3844                         return;
3845
3846                 /* Merge forward if suitable */
3847                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3848                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3849                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3850                         return;
3851                 }
3852
3853                 /* Merge backward if suitable */
3854                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3855                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3856                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3857                         return;
3858                 }
3859         }
3860
3861         /* Check that early_node_map is large enough */
3862         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3863                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3864                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3865                 return;
3866         }
3867
3868         early_node_map[i].nid = nid;
3869         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3870         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3871         nr_nodemap_entries = i + 1;
3872 }
3873
3874 /**
3875  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3876  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3877  * @start_pfn: The new PFN of the range
3878  * @end_pfn: The new PFN of the range
3879  *
3880  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3881  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3882  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3883  * range.
3884  */
3885 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3886                                 unsigned long end_pfn)
3887 {
3888         int i, j;
3889         int removed = 0;
3890
3891         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3892                           nid, start_pfn, end_pfn);
3893
3894         /* Find the old active region end and shrink */
3895         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3896                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3897                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3898                         /* clear it */
3899                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3900                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3901                         removed = 1;
3902                         continue;
3903                 }
3904                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3905                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3906                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3907                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3908                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3909                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3910                         continue;
3911                 }
3912                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3913                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3914                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3915                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3916                         continue;
3917                 }
3918         }
3919
3920         if (!removed)
3921                 return;
3922
3923         /* remove the blank ones */
3924         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3925                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3926                         continue;
3927                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3928                         continue;
3929                 /* we found it, get rid of it */
3930                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3931                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3932                                 sizeof(early_node_map[j]));
3933                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3934                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3935                 nr_nodemap_entries--;
3936         }
3937 }
3938
3939 /**
3940  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3941  *
3942  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3943  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3944  * all currently registered regions.
3945  */
3946 void __init remove_all_active_ranges(void)
3947 {
3948         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3949         nr_nodemap_entries = 0;
3950 }
3951
3952 /* Compare two active node_active_regions */
3953 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3954 {
3955         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3956         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3957
3958         /* Done this way to avoid overflows */
3959         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3960                 return 1;
3961         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3962                 return -1;
3963
3964         return 0;
3965 }
3966
3967 /* sort the node_map by start_pfn */
3968 static void __init sort_node_map(void)
3969 {
3970         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3971                         sizeof(struct node_active_region),
3972                         cmp_node_active_region, NULL);
3973 }
3974
3975 /* Find the lowest pfn for a node */
3976 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3977 {
3978         int i;
3979         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3980
3981         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3982         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3983                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3984
3985         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3986                 printk(KERN_WARNING
3987                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3988                 return 0;
3989         }
3990
3991         return min_pfn;
3992 }
3993
3994 /**
3995  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3996  *
3997  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3998  * add_active_range().
3999  */
4000 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4001 {
4002         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4003 }
4004
4005 /*
4006  * early_calculate_totalpages()
4007  * Sum pages in active regions for movable zone.
4008  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4009  */
4010 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4011 {
4012         int i;
4013         unsigned long totalpages = 0;
4014
4015         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4016                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4017                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4018                 totalpages += pages;
4019                 if (pages)
4020                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4021         }
4022         return totalpages;
4023 }
4024
4025 /*
4026  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4027  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4028  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4029  * others
4030  */
4031 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4032 {
4033         int i, nid;
4034         unsigned long usable_startpfn;
4035         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4036         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4037         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4038
4039         /*
4040          * If movablecore was specified, calculate what size of
4041          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4042          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4043          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4044          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4045          * what movablecore would have allowed.
4046          */
4047         if (required_movablecore) {
4048                 unsigned long corepages;
4049
4050                 /*
4051                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4052                  * was requested by the user
4053                  */
4054                 required_movablecore =
4055                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4056                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4057
4058                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4059         }
4060
4061         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4062         if (!required_kernelcore)
4063                 return;
4064
4065         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4066         find_usable_zone_for_movable();
4067         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4068
4069 restart:
4070         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4071         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4072         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4073                 /*
4074                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4075                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4076                  * amount of memory for the kernel
4077                  */
4078                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4079                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4080
4081                 /*
4082                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4083                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4084                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4085                  */
4086                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4087
4088                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4089                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4090                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4091                         unsigned long size_pages;
4092
4093                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4094                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4095                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4096                         if (start_pfn >= end_pfn)
4097                                 continue;
4098
4099                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4100                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4101                                 unsigned long kernel_pages;
4102                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4103                                                                 - start_pfn;
4104
4105                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4106                                                         kernelcore_remaining);
4107                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4108                                                         required_kernelcore);
4109
4110                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4111                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4112
4113                                         /*
4114                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4115                                          * that if we have to rebalance
4116                                          * kernelcore across nodes, we will
4117                                          * not double account here
4118                                          */
4119                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4120                                         continue;
4121                                 }
4122                                 start_pfn = usable_startpfn;
4123                         }
4124
4125                         /*
4126                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4127                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4128                          * number of pages used as kernelcore
4129                          */
4130                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4131                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4132                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4133                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4134
4135                         /*
4136                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4137                          * break if the kernelcore for this node has been
4138                          * satisified
4139                          */
4140                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4141                                                                 size_pages);
4142                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4143                         if (!kernelcore_remaining)
4144                                 break;
4145                 }
4146         }
4147
4148         /*
4149          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4150          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4151          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4152          * satisified
4153          */
4154         usable_nodes--;
4155         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4156                 goto restart;
4157
4158         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4159         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4160                 zone_movable_pfn[nid] =
4161                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4162 }
4163
4164 /* Any regular memory on that node ? */
4165 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4166 {
4167 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4168         enum zone_type zone_type;
4169
4170         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4171                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4172                 if (zone->present_pages)
4173                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4174         }
4175 #endif
4176 }
4177
4178 /**
4179  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4180  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4181  *
4182  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4183  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4184  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4185  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4186  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4187  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4188  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4189  * at arch_max_dma_pfn.
4190  */
4191 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4192 {
4193         unsigned long nid;
4194         int i;
4195
4196         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4197         sort_node_map();
4198
4199         /* Record where the zone boundaries are */
4200         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4201                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4202         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4203                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4204         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4205         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4206         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4207                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4208                         continue;
4209                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4210                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4211                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4212                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4213         }
4214         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4215         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4216
4217         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4218         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4219         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4220
4221         /* Print out the zone ranges */
4222         printk("Zone PFN ranges:\n");
4223         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4224                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4225                         continue;
4226                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4227                                 zone_names[i],
4228                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4229                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4230         }
4231
4232         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4233         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4234         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4235                 if (zone_movable_pfn[i])
4236                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4237         }
4238
4239         /* Print out the early_node_map[] */
4240         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4241         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4242                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4243                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4244                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4245
4246         /*
4247          * find_zone_movable_pfns_for_nodes/early_calculate_totalpages init
4248          * that node_mask, clear it at first
4249          */
4250         nodes_clear(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4251         /* Initialise every node */
4252         mminit_verify_pageflags_layout();
4253         setup_nr_node_ids();
4254         for_each_online_node(nid) {
4255                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4256                 free_area_init_node(nid, NULL,
4257                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4258
4259                 /* Any memory on that node */
4260                 if (pgdat->node_present_pages)
4261                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4262                 check_for_regular_memory(pgdat);
4263         }
4264 }
4265
4266 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4267 {
4268         unsigned long long coremem;
4269         if (!p)
4270                 return -EINVAL;
4271
4272         coremem = memparse(p, &p);
4273         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4274
4275         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4276         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4277
4278         return 0;
4279 }
4280
4281 /*
4282  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4283  * cannot be reclaimed or migrated.
4284  */
4285 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4286 {
4287         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4288 }
4289
4290 /*
4291  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4292  * can be reclaimed or migrated.
4293  */
4294 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4295 {
4296         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4297 }
4298
4299 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4300 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4301
4302 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4303
4304 /**
4305  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4306  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4307  *
4308  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4309  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4310  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4311  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4312  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4313  * smaller per-cpu batchsize.
4314  */
4315 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4316 {
4317         dma_reserve = new_dma_reserve;
4318 }
4319
4320 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4321 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4322 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4323 #endif
4324
4325 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4326 {
4327         free_area_init_node(0, zones_size,
4328                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4329 }
4330
4331 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4332                                  unsigned long action, void *hcpu)
4333 {
4334         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4335
4336         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4337                 drain_pages(cpu);
4338
4339                 /*
4340                  * Spill the event counters of the dead processor
4341                  * into the current processors event counters.
4342                  * This artificially elevates the count of the current
4343                  * processor.
4344                  */
4345                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4346
4347                 /*
4348                  * Zero the differential counters of the dead processor
4349                  * so that the vm statistics are consistent.
4350                  *
4351                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4352                  * race with what we are doing.
4353                  */
4354                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4355         }
4356         return NOTIFY_OK;
4357 }
4358
4359 void __init page_alloc_init(void)
4360 {
4361         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4362 }
4363
4364 /*
4365  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4366  *      or min_free_kbytes changes.
4367  */
4368 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4369 {
4370         struct pglist_data *pgdat;
4371         unsigned long reserve_pages = 0;
4372         enum zone_type i, j;
4373
4374         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4375                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4376                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4377                         unsigned long max = 0;
4378
4379                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4380                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4381                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4382                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4383                         }
4384
4385                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4386                         max += high_wmark_pages(zone);
4387
4388                         if (max > zone->present_pages)
4389                                 max = zone->present_pages;
4390                         reserve_pages += max;
4391                 }
4392         }
4393         totalreserve_pages = reserve_pages;
4394 }
4395
4396 /*
4397  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4398  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4399  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4400  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4401  */
4402 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4403 {
4404         struct pglist_data *pgdat;
4405         enum zone_type j, idx;
4406
4407         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4408                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4409                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4410                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4411
4412                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4413
4414                         idx = j;
4415                         while (idx) {
4416                                 struct zone *lower_zone;
4417
4418                                 idx--;
4419
4420                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4421                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4422
4423                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4424                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4425                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4426                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4427                         }
4428                 }
4429         }
4430
4431         /* update totalreserve_pages */
4432         calculate_totalreserve_pages();
4433 }
4434
4435 /**
4436  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4437  * or when memory is hot-{added|removed}
4438  *
4439  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4440  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4441  */
4442 void setup_per_zone_wmarks(void)
4443 {
4444         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4445         unsigned long lowmem_pages = 0;
4446         struct zone *zone;
4447         unsigned long flags;
4448
4449         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4450         for_each_zone(zone) {
4451                 if (!is_highmem(zone))
4452                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4453         }
4454
4455         for_each_zone(zone) {
4456                 u64 tmp;
4457
4458                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4459                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4460                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4461                 if (is_highmem(zone)) {
4462                         /*
4463                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4464                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4465                          * value here.
4466                          *
4467                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4468                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4469                          * not be capped for highmem.
4470                          */
4471                         int min_pages;
4472
4473                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4474                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4475                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4476                         if (min_pages > 128)
4477                                 min_pages = 128;
4478                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4479                 } else {
4480                         /*
4481                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4482                          * proportionate to the zone's size.
4483                          */
4484                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4485                 }
4486
4487                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4488                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4489                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4490                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4491         }
4492
4493         /* update totalreserve_pages */
4494         calculate_totalreserve_pages();
4495 }
4496
4497 /**
4498  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4499  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4500  * to be referenced again before it is swapped out.
4501  *
4502  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4503  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4504  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4505  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4506  *
4507  * total     target    max
4508  * memory    ratio     inactive anon
4509  * -------------------------------------
4510  *   10MB       1         5MB
4511  *  100MB       1        50MB
4512  *    1GB       3       250MB
4513  *   10GB      10       0.9GB
4514  *  100GB      31         3GB
4515  *    1TB     101        10GB
4516  *   10TB     320        32GB
4517  */
4518 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4519 {
4520         unsigned int gb, ratio;
4521
4522         /* Zone size in gigabytes */
4523         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4524         if (gb)
4525                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4526         else
4527                 ratio = 1;
4528
4529         zone->inactive_ratio = ratio;
4530 }
4531
4532 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4533 {
4534         struct zone *zone;
4535
4536         for_each_zone(zone)
4537                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4538 }
4539
4540 /*
4541  * Initialise min_free_kbytes.
4542  *
4543  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4544  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4545  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4546  *
4547  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4548  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4549  *
4550  * which yields
4551  *
4552  * 16MB:        512k
4553  * 32MB:        724k
4554  * 64MB:        1024k
4555  * 128MB:       1448k
4556  * 256MB:       2048k
4557  * 512MB:       2896k
4558  * 1024MB:      4096k
4559  * 2048MB:      5792k
4560  * 4096MB:      8192k
4561  * 8192MB:      11584k
4562  * 16384MB:     16384k
4563  */
4564 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4565 {
4566         unsigned long lowmem_kbytes;
4567
4568         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4569
4570         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4571         if (min_free_kbytes < 128)
4572                 min_free_kbytes = 128;
4573         if (min_free_kbytes > 65536)
4574                 min_free_kbytes = 65536;
4575         setup_per_zone_wmarks();
4576         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4577         setup_per_zone_inactive_ratio();
4578         return 0;
4579 }
4580 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4581
4582 /*
4583  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4584  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4585  *      changes.
4586  */
4587 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4588         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4589 {
4590         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4591         if (write)
4592                 setup_per_zone_wmarks();
4593         return 0;
4594 }
4595
4596 #ifdef CONFIG_NUMA
4597 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4598         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4599 {
4600         struct zone *zone;
4601         int rc;
4602
4603         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4604         if (rc)
4605                 return rc;
4606
4607         for_each_zone(zone)
4608                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4609                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4610         return 0;
4611 }
4612
4613 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4614         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4615 {
4616         struct zone *zone;
4617         int rc;
4618
4619         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4620         if (rc)
4621                 return rc;
4622
4623         for_each_zone(zone)
4624                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4625                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4626         return 0;
4627 }
4628 #endif
4629
4630 /*
4631  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4632  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4633  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4634  *
4635  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4636  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4637  * if in function of the boot time zone sizes.
4638  */
4639 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4640         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4641 {
4642         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4643         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4644         return 0;
4645 }
4646
4647 /*
4648  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4649  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4650  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4651  */
4652
4653 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4654         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4655 {
4656         struct zone *zone;
4657         unsigned int cpu;
4658         int ret;
4659
4660         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4661         if (!write || (ret == -EINVAL))
4662                 return ret;
4663         for_each_zone(zone) {
4664                 for_each_online_cpu(cpu) {
4665                         unsigned long  high;
4666                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4667                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4668                 }
4669         }
4670         return 0;
4671 }
4672
4673 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4674
4675 #ifdef CONFIG_NUMA
4676 static int __init set_hashdist(char *str)
4677 {
4678         if (!str)
4679                 return 0;
4680         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4681         return 1;
4682 }
4683 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4684 #endif
4685
4686 /*
4687  * allocate a large system hash table from bootmem
4688  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4689  *   quantity of entries
4690  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4691  */
4692 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4693                                      unsigned long bucketsize,
4694                                      unsigned long numentries,
4695                                      int scale,
4696                                      int flags,
4697                                      unsigned int *_hash_shift,
4698                                      unsigned int *_hash_mask,
4699                                      unsigned long limit)
4700 {
4701         unsigned long long max = limit;
4702         unsigned long log2qty, size;
4703         void *table = NULL;
4704
4705         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4706         if (!numentries) {
4707                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4708                 numentries = nr_kernel_pages;
4709                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4710                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4711                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4712
4713                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4714                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4715                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4716                 else
4717                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4718
4719                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4720                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4721                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4722         }
4723         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4724
4725         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4726         if (max == 0) {
4727                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4728                 do_div(max, bucketsize);
4729         }
4730
4731         if (numentries > max)
4732                 numentries = max;
4733
4734         log2qty = ilog2(numentries);
4735
4736         do {
4737                 size = bucketsize << log2qty;
4738                 if (flags & HASH_EARLY)
4739                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4740                 else if (hashdist)
4741                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4742                 else {
4743                         /*
4744                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4745                          * some pages at the end of hash table which
4746                          * alloc_pages_exact() automatically does
4747                          */
4748                         if (get_order(size) < MAX_ORDER)
4749                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4750                 }
4751         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4752
4753         if (!table)
4754                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4755
4756         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4757                tablename,
4758                (1U << log2qty),
4759                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4760                size);
4761
4762         if (_hash_shift)
4763                 *_hash_shift = log2qty;
4764         if (_hash_mask)
4765                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4766
4767         /*
4768          * If hashdist is set, the table allocation is done with __vmalloc()
4769          * which invokes the kmemleak_alloc() callback. This function may also
4770          * be called before the slab and kmemleak are initialised when
4771          * kmemleak simply buffers the request to be executed later
4772          * (GFP_ATOMIC flag ignored in this case).
4773          */
4774         if (!hashdist)
4775                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4776
4777         return table;
4778 }
4779
4780 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4781 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4782                                                         unsigned long pfn)
4783 {
4784 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4785         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4786 #else
4787         return zone->pageblock_flags;
4788 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4789 }
4790
4791 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4792 {
4793 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4794         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4795         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4796 #else
4797         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4798         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4799 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4800 }
4801
4802 /**
4803  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4804  * @page: The page within the block of interest
4805  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4806  * @end_bitidx: The last bit of interest
4807  * returns pageblock_bits flags
4808  */
4809 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4810                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4811 {
4812         struct zone *zone;
4813         unsigned long *bitmap;
4814         unsigned long pfn, bitidx;
4815         unsigned long flags = 0;
4816         unsigned long value = 1;
4817
4818         zone = page_zone(page);
4819         pfn = page_to_pfn(page);
4820         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4821         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4822
4823         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4824                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4825                         flags |= value;
4826
4827         return flags;
4828 }
4829
4830 /**
4831  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4832  * @page: The page within the block of interest
4833  * @start_bitidx: The first bit of interest
4834  * @end_bitidx: The last bit of interest
4835  * @flags: The flags to set
4836  */
4837 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4838                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4839 {
4840         struct zone *zone;
4841         unsigned long *bitmap;
4842         unsigned long pfn, bitidx;
4843         unsigned long value = 1;
4844
4845         zone = page_zone(page);
4846         pfn = page_to_pfn(page);
4847         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4848         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4849         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4850         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4851
4852         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4853                 if (flags & value)
4854                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4855                 else
4856                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4857 }
4858
4859 /*
4860  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4861  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4862  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4863  */
4864
4865 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4866 {
4867         struct zone *zone;
4868         unsigned long flags;
4869         int ret = -EBUSY;
4870
4871         zone = page_zone(page);
4872         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4873         /*
4874          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4875          */
4876         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4877                 goto out;
4878         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4879         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4880         ret = 0;
4881 out:
4882         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4883         if (!ret)
4884                 drain_all_pages();
4885         return ret;
4886 }
4887
4888 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4889 {
4890         struct zone *zone;
4891         unsigned long flags;
4892         zone = page_zone(page);
4893         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4894         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4895                 goto out;
4896         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4897         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4898 out:
4899         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4900 }
4901
4902 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4903 /*
4904  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4905  */
4906 void
4907 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4908 {
4909         struct page *page;
4910         struct zone *zone;
4911         int order, i;
4912         unsigned long pfn;
4913         unsigned long flags;
4914         /* find the first valid pfn */
4915         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4916                 if (pfn_valid(pfn))
4917                         break;
4918         if (pfn == end_pfn)
4919                 return;
4920         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4921         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4922         pfn = start_pfn;
4923         while (pfn < end_pfn) {
4924                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4925                         pfn++;
4926                         continue;
4927                 }
4928                 page = pfn_to_page(pfn);
4929                 BUG_ON(page_count(page));
4930                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4931                 order = page_order(page);
4932 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4933                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4934                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4935 #endif
4936                 list_del(&page->lru);
4937                 rmv_page_order(page);
4938                 zone->free_area[order].nr_free--;
4939                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4940                                       - (1UL << order));
4941                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4942                         SetPageReserved((page+i));
4943                 pfn += (1 << order);
4944         }
4945         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4946 }
4947 #endif