a5f3c278c5732f4f3c8c9258f5b95b2c86b3e490
[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
77 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
78 int pageblock_order __read_mostly;
79 #endif
80
81 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
82
83 /*
84  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
85  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
86  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
87  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
88  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
89  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
90  *
91  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
92  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
93  */
94 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
95 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
96          256,
97 #endif
98 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
99          256,
100 #endif
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102          32,
103 #endif
104          32,
105 };
106
107 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
108
109 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
110 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
111          "DMA",
112 #endif
113 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
114          "DMA32",
115 #endif
116          "Normal",
117 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
118          "HighMem",
119 #endif
120          "Movable",
121 };
122
123 int min_free_kbytes = 1024;
124
125 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
126 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
127 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
128
129 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
130   /*
131    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
132    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
133    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
134    * so the number of times add_active_range() can be called is
135    * related to the number of nodes and the number of holes
136    */
137   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
138     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
139     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
140   #else
141     #if MAX_NUMNODES >= 32
142       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
143       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
144     #else
145       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
146       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
147     #endif
148   #endif
149
150   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
151   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
152   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
153   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
154   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
155   static unsigned long __initdata required_movablecore;
156   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
157
158   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
159   int movable_zone;
160   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
161 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
162
163 #if MAX_NUMNODES > 1
164 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
165 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
166 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
167 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
168 #endif
169
170 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
171
172 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
173 {
174
175         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
176                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
177
178         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
179                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
180 }
181
182 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
183
184 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
185 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
186 {
187         int ret = 0;
188         unsigned seq;
189         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
190
191         do {
192                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
193                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
194                         ret = 1;
195                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
196                         ret = 1;
197         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
198
199         return ret;
200 }
201
202 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
203 {
204         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
205                 return 0;
206         if (zone != page_zone(page))
207                 return 0;
208
209         return 1;
210 }
211 /*
212  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
213  */
214 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
215 {
216         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
217                 return 1;
218         if (!page_is_consistent(zone, page))
219                 return 1;
220
221         return 0;
222 }
223 #else
224 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
225 {
226         return 0;
227 }
228 #endif
229
230 static void bad_page(struct page *page)
231 {
232         static unsigned long resume;
233         static unsigned long nr_shown;
234         static unsigned long nr_unshown;
235
236         /*
237          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
238          * or allow a steady drip of one report per second.
239          */
240         if (nr_shown == 60) {
241                 if (time_before(jiffies, resume)) {
242                         nr_unshown++;
243                         goto out;
244                 }
245                 if (nr_unshown) {
246                         printk(KERN_ALERT
247                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
248                                 nr_unshown);
249                         nr_unshown = 0;
250                 }
251                 nr_shown = 0;
252         }
253         if (nr_shown++ == 0)
254                 resume = jiffies + 60 * HZ;
255
256         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
257                 current->comm, page_to_pfn(page));
258         printk(KERN_ALERT
259                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
260                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
261                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
262
263         dump_stack();
264 out:
265         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
266         __ClearPageBuddy(page);
267         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
268 }
269
270 /*
271  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
272  *
273  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
274  *
275  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
276  *
277  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
278  * the head page (even the head page has this).
279  *
280  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
281  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
282  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
283  */
284
285 static void free_compound_page(struct page *page)
286 {
287         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
288 }
289
290 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
291 {
292         int i;
293         int nr_pages = 1 << order;
294
295         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
296         set_compound_order(page, order);
297         __SetPageHead(page);
298         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
299                 struct page *p = page + i;
300
301                 __SetPageTail(p);
302                 p->first_page = page;
303         }
304 }
305
306 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
307 {
308         int i;
309         int nr_pages = 1 << order;
310         int bad = 0;
311
312         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
313             unlikely(!PageHead(page))) {
314                 bad_page(page);
315                 bad++;
316         }
317
318         __ClearPageHead(page);
319
320         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
321                 struct page *p = page + i;
322
323                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
324                         bad_page(page);
325                         bad++;
326                 }
327                 __ClearPageTail(p);
328         }
329
330         return bad;
331 }
332
333 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
334 {
335         int i;
336
337         /*
338          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
339          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
340          */
341         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
342         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
343                 clear_highpage(page + i);
344 }
345
346 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
347 {
348         set_page_private(page, order);
349         __SetPageBuddy(page);
350 }
351
352 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
353 {
354         __ClearPageBuddy(page);
355         set_page_private(page, 0);
356 }
357
358 /*
359  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
360  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
361  *
362  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
363  * the following equation:
364  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
365  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
366  * 1 buddy is #10:
367  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
368  *
369  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
370  * satisfies the following equation:
371  *     P = B & ~(1 << O)
372  *
373  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
374  */
375 static inline struct page *
376 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
377 {
378         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
379
380         return page + (buddy_idx - page_idx);
381 }
382
383 static inline unsigned long
384 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
385 {
386         return (page_idx & ~(1 << order));
387 }
388
389 /*
390  * This function checks whether a page is free && is the buddy
391  * we can do coalesce a page and its buddy if
392  * (a) the buddy is not in a hole &&
393  * (b) the buddy is in the buddy system &&
394  * (c) a page and its buddy have the same order &&
395  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
396  *
397  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
398  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
399  *
400  * For recording page's order, we use page_private(page).
401  */
402 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
403                                                                 int order)
404 {
405         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
406                 return 0;
407
408         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
409                 return 0;
410
411         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
412                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
413                 return 1;
414         }
415         return 0;
416 }
417
418 /*
419  * Freeing function for a buddy system allocator.
420  *
421  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
422  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
423  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
424  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
425  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
426  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
427  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
428  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
429  * parts of the VM system.
430  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
431  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
432  * order is recorded in page_private(page) field.
433  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
434  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
435  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
436  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
437  * triggers coalescing into a block of larger size.            
438  *
439  * -- wli
440  */
441
442 static inline void __free_one_page(struct page *page,
443                 struct zone *zone, unsigned int order,
444                 int migratetype)
445 {
446         unsigned long page_idx;
447
448         if (unlikely(PageCompound(page)))
449                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
450                         return;
451
452         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
453
454         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
455
456         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
457         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
458
459         while (order < MAX_ORDER-1) {
460                 unsigned long combined_idx;
461                 struct page *buddy;
462
463                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
464                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
465                         break;
466
467                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
468                 list_del(&buddy->lru);
469                 zone->free_area[order].nr_free--;
470                 rmv_page_order(buddy);
471                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
472                 page = page + (combined_idx - page_idx);
473                 page_idx = combined_idx;
474                 order++;
475         }
476         set_page_order(page, order);
477         list_add(&page->lru,
478                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
479         zone->free_area[order].nr_free++;
480 }
481
482 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
483 /*
484  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
485  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
486  * free_pages_check() will verify...
487  */
488 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
489 {
490         __ClearPageMlocked(page);
491         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
492         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
493 }
494 #else
495 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
496 #endif
497
498 static inline int free_pages_check(struct page *page)
499 {
500         if (unlikely(page_mapcount(page) |
501                 (page->mapping != NULL)  |
502                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
503                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
504                 bad_page(page);
505                 return 1;
506         }
507         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
508                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
509         return 0;
510 }
511
512 /*
513  * Frees a list of pages. 
514  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
515  * count is the number of pages to free.
516  *
517  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
518  * see if this freeing clears that state.
519  *
520  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
521  * pinned" detection logic.
522  */
523 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
524                                         struct list_head *list, int order)
525 {
526         spin_lock(&zone->lock);
527         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
528         zone->pages_scanned = 0;
529
530         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
531         while (count--) {
532                 struct page *page;
533
534                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
535                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
536                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
537                 list_del(&page->lru);
538                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
539         }
540         spin_unlock(&zone->lock);
541 }
542
543 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
544                                 int migratetype)
545 {
546         spin_lock(&zone->lock);
547         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
548         zone->pages_scanned = 0;
549
550         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
551         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
552         spin_unlock(&zone->lock);
553 }
554
555 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
556 {
557         unsigned long flags;
558         int i;
559         int bad = 0;
560         int clearMlocked = PageMlocked(page);
561
562         kmemcheck_free_shadow(page, order);
563
564         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
565                 bad += free_pages_check(page + i);
566         if (bad)
567                 return;
568
569         if (!PageHighMem(page)) {
570                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
571                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
572                                            PAGE_SIZE << order);
573         }
574         arch_free_page(page, order);
575         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
576
577         local_irq_save(flags);
578         if (unlikely(clearMlocked))
579                 free_page_mlock(page);
580         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
581         free_one_page(page_zone(page), page, order,
582                                         get_pageblock_migratetype(page));
583         local_irq_restore(flags);
584 }
585
586 /*
587  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
588  */
589 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
590 {
591         if (order == 0) {
592                 __ClearPageReserved(page);
593                 set_page_count(page, 0);
594                 set_page_refcounted(page);
595                 __free_page(page);
596         } else {
597                 int loop;
598
599                 prefetchw(page);
600                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
601                         struct page *p = &page[loop];
602
603                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
604                                 prefetchw(p + 1);
605                         __ClearPageReserved(p);
606                         set_page_count(p, 0);
607                 }
608
609                 set_page_refcounted(page);
610                 __free_pages(page, order);
611         }
612 }
613
614
615 /*
616  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
617  * Please do not alter this order without good reasons and regression
618  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
619  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
620  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
621  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
622  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
623  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
624  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
625  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
626  *
627  * -- wli
628  */
629 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
630         int low, int high, struct free_area *area,
631         int migratetype)
632 {
633         unsigned long size = 1 << high;
634
635         while (high > low) {
636                 area--;
637                 high--;
638                 size >>= 1;
639                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
640                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
641                 area->nr_free++;
642                 set_page_order(&page[size], high);
643         }
644 }
645
646 /*
647  * This page is about to be returned from the page allocator
648  */
649 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
650 {
651         if (unlikely(page_mapcount(page) |
652                 (page->mapping != NULL)  |
653                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
654                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
655                 bad_page(page);
656                 return 1;
657         }
658
659         set_page_private(page, 0);
660         set_page_refcounted(page);
661
662         arch_alloc_page(page, order);
663         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
664
665         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
666                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
667
668         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
669                 prep_compound_page(page, order);
670
671         return 0;
672 }
673
674 /*
675  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
676  * the smallest available page from the freelists
677  */
678 static inline
679 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
680                                                 int migratetype)
681 {
682         unsigned int current_order;
683         struct free_area * area;
684         struct page *page;
685
686         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
687         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
688                 area = &(zone->free_area[current_order]);
689                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
690                         continue;
691
692                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
693                                                         struct page, lru);
694                 list_del(&page->lru);
695                 rmv_page_order(page);
696                 area->nr_free--;
697                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
698                 return page;
699         }
700
701         return NULL;
702 }
703
704
705 /*
706  * This array describes the order lists are fallen back to when
707  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
708  */
709 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
710         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
711         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
712         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
713         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
714 };
715
716 /*
717  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
718  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
719  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
720  */
721 static int move_freepages(struct zone *zone,
722                           struct page *start_page, struct page *end_page,
723                           int migratetype)
724 {
725         struct page *page;
726         unsigned long order;
727         int pages_moved = 0;
728
729 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
730         /*
731          * page_zone is not safe to call in this context when
732          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
733          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
734          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
735          * grouping pages by mobility
736          */
737         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
738 #endif
739
740         for (page = start_page; page <= end_page;) {
741                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
742                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
743
744                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
745                         page++;
746                         continue;
747                 }
748
749                 if (!PageBuddy(page)) {
750                         page++;
751                         continue;
752                 }
753
754                 order = page_order(page);
755                 list_del(&page->lru);
756                 list_add(&page->lru,
757                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
758                 page += 1 << order;
759                 pages_moved += 1 << order;
760         }
761
762         return pages_moved;
763 }
764
765 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
766                                 int migratetype)
767 {
768         unsigned long start_pfn, end_pfn;
769         struct page *start_page, *end_page;
770
771         start_pfn = page_to_pfn(page);
772         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
773         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
774         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
775         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
776
777         /* Do not cross zone boundaries */
778         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
779                 start_page = page;
780         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
781                 return 0;
782
783         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
784 }
785
786 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
787 static inline struct page *
788 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
789 {
790         struct free_area * area;
791         int current_order;
792         struct page *page;
793         int migratetype, i;
794
795         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
796         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
797                                                 --current_order) {
798                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
799                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
800
801                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
802                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
803                                 continue;
804
805                         area = &(zone->free_area[current_order]);
806                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
807                                 continue;
808
809                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
810                                         struct page, lru);
811                         area->nr_free--;
812
813                         /*
814                          * If breaking a large block of pages, move all free
815                          * pages to the preferred allocation list. If falling
816                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
817                          * agressive about taking ownership of free pages
818                          */
819                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
820                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
821                                 unsigned long pages;
822                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
823                                                                 start_migratetype);
824
825                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
826                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
827                                         set_pageblock_migratetype(page,
828                                                                 start_migratetype);
829
830                                 migratetype = start_migratetype;
831                         }
832
833                         /* Remove the page from the freelists */
834                         list_del(&page->lru);
835                         rmv_page_order(page);
836
837                         if (current_order == pageblock_order)
838                                 set_pageblock_migratetype(page,
839                                                         start_migratetype);
840
841                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
842                         return page;
843                 }
844         }
845
846         return NULL;
847 }
848
849 /*
850  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
851  * Call me with the zone->lock already held.
852  */
853 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
854                                                 int migratetype)
855 {
856         struct page *page;
857
858 retry_reserve:
859         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
860
861         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
862                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
863
864                 /*
865                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
866                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
867                  * and we want just one call site
868                  */
869                 if (!page) {
870                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
871                         goto retry_reserve;
872                 }
873         }
874
875         return page;
876 }
877
878 /* 
879  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
880  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
881  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
882  */
883 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
884                         unsigned long count, struct list_head *list,
885                         int migratetype)
886 {
887         int i;
888         
889         spin_lock(&zone->lock);
890         for (i = 0; i < count; ++i) {
891                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
892                 if (unlikely(page == NULL))
893                         break;
894
895                 /*
896                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
897                  * in physical page order. The page is added to the callers and
898                  * list and the list head then moves forward. From the callers
899                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
900                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
901                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
902                  * properly.
903                  */
904                 list_add(&page->lru, list);
905                 set_page_private(page, migratetype);
906                 list = &page->lru;
907         }
908         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
909         spin_unlock(&zone->lock);
910         return i;
911 }
912
913 #ifdef CONFIG_NUMA
914 /*
915  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
916  * currently executing processor on remote nodes after they have
917  * expired.
918  *
919  * Note that this function must be called with the thread pinned to
920  * a single processor.
921  */
922 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
923 {
924         unsigned long flags;
925         int to_drain;
926
927         local_irq_save(flags);
928         if (pcp->count >= pcp->batch)
929                 to_drain = pcp->batch;
930         else
931                 to_drain = pcp->count;
932         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
933         pcp->count -= to_drain;
934         local_irq_restore(flags);
935 }
936 #endif
937
938 /*
939  * Drain pages of the indicated processor.
940  *
941  * The processor must either be the current processor and the
942  * thread pinned to the current processor or a processor that
943  * is not online.
944  */
945 static void drain_pages(unsigned int cpu)
946 {
947         unsigned long flags;
948         struct zone *zone;
949
950         for_each_populated_zone(zone) {
951                 struct per_cpu_pageset *pset;
952                 struct per_cpu_pages *pcp;
953
954                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
955
956                 pcp = &pset->pcp;
957                 local_irq_save(flags);
958                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
959                 pcp->count = 0;
960                 local_irq_restore(flags);
961         }
962 }
963
964 /*
965  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
966  */
967 void drain_local_pages(void *arg)
968 {
969         drain_pages(smp_processor_id());
970 }
971
972 /*
973  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
974  */
975 void drain_all_pages(void)
976 {
977         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
978 }
979
980 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
981
982 void mark_free_pages(struct zone *zone)
983 {
984         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
985         unsigned long flags;
986         int order, t;
987         struct list_head *curr;
988
989         if (!zone->spanned_pages)
990                 return;
991
992         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
993
994         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
995         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
996                 if (pfn_valid(pfn)) {
997                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
998
999                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1000                                 swsusp_unset_page_free(page);
1001                 }
1002
1003         for_each_migratetype_order(order, t) {
1004                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1005                         unsigned long i;
1006
1007                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1008                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1009                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1010                 }
1011         }
1012         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1013 }
1014 #endif /* CONFIG_PM */
1015
1016 /*
1017  * Free a 0-order page
1018  */
1019 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1020 {
1021         struct zone *zone = page_zone(page);
1022         struct per_cpu_pages *pcp;
1023         unsigned long flags;
1024         int clearMlocked = PageMlocked(page);
1025
1026         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1027
1028         if (PageAnon(page))
1029                 page->mapping = NULL;
1030         if (free_pages_check(page))
1031                 return;
1032
1033         if (!PageHighMem(page)) {
1034                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1035                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1036         }
1037         arch_free_page(page, 0);
1038         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1039
1040         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1041         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1042         local_irq_save(flags);
1043         if (unlikely(clearMlocked))
1044                 free_page_mlock(page);
1045         __count_vm_event(PGFREE);
1046
1047         if (cold)
1048                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1049         else
1050                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1051         pcp->count++;
1052         if (pcp->count >= pcp->high) {
1053                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1054                 pcp->count -= pcp->batch;
1055         }
1056         local_irq_restore(flags);
1057         put_cpu();
1058 }
1059
1060 void free_hot_page(struct page *page)
1061 {
1062         free_hot_cold_page(page, 0);
1063 }
1064         
1065 void free_cold_page(struct page *page)
1066 {
1067         free_hot_cold_page(page, 1);
1068 }
1069
1070 /*
1071  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1072  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1073  * Each sub-page must be freed individually.
1074  *
1075  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1076  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1077  */
1078 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1079 {
1080         int i;
1081
1082         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1083         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1084
1085 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1086         /*
1087          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1088          * otherwise free the whole shadow.
1089          */
1090         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1091                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1092 #endif
1093
1094         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1095                 set_page_refcounted(page + i);
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1100  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1101  * or two.
1102  */
1103 static inline
1104 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1105                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1106                         int migratetype)
1107 {
1108         unsigned long flags;
1109         struct page *page;
1110         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1111         int cpu;
1112
1113 again:
1114         cpu  = get_cpu();
1115         if (likely(order == 0)) {
1116                 struct per_cpu_pages *pcp;
1117
1118                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1119                 local_irq_save(flags);
1120                 if (!pcp->count) {
1121                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1122                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1123                         if (unlikely(!pcp->count))
1124                                 goto failed;
1125                 }
1126
1127                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1128                 if (cold) {
1129                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1130                                 if (page_private(page) == migratetype)
1131                                         break;
1132                 } else {
1133                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1134                                 if (page_private(page) == migratetype)
1135                                         break;
1136                 }
1137
1138                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1139                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1140                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1141                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1142                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1143                 }
1144
1145                 list_del(&page->lru);
1146                 pcp->count--;
1147         } else {
1148                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1149                         /*
1150                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1151                          *
1152                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1153                          * properly detect and handle allocation failures.
1154                          *
1155                          * We most definitely don't want callers attempting to
1156                          * allocate greater than single-page units with
1157                          * __GFP_NOFAIL.
1158                          */
1159                         WARN_ON_ONCE(order > 0);
1160                 }
1161                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1162                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1163                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1164                 spin_unlock(&zone->lock);
1165                 if (!page)
1166                         goto failed;
1167         }
1168
1169         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1170         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1171         local_irq_restore(flags);
1172         put_cpu();
1173
1174         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1175         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1176                 goto again;
1177         return page;
1178
1179 failed:
1180         local_irq_restore(flags);
1181         put_cpu();
1182         return NULL;
1183 }
1184
1185 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1186 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1187 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1188 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1189 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1190
1191 /* Mask to get the watermark bits */
1192 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1193
1194 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1195 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1196 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1197
1198 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1199
1200 static struct fail_page_alloc_attr {
1201         struct fault_attr attr;
1202
1203         u32 ignore_gfp_highmem;
1204         u32 ignore_gfp_wait;
1205         u32 min_order;
1206
1207 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1208
1209         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1210         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1211         struct dentry *min_order_file;
1212
1213 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1214
1215 } fail_page_alloc = {
1216         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1217         .ignore_gfp_wait = 1,
1218         .ignore_gfp_highmem = 1,
1219         .min_order = 1,
1220 };
1221
1222 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1223 {
1224         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1225 }
1226 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1227
1228 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1229 {
1230         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1231                 return 0;
1232         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1233                 return 0;
1234         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1235                 return 0;
1236         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1237                 return 0;
1238
1239         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1240 }
1241
1242 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1243
1244 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1245 {
1246         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1247         struct dentry *dir;
1248         int err;
1249
1250         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1251                                        "fail_page_alloc");
1252         if (err)
1253                 return err;
1254         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1255
1256         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1257                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1258                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1259
1260         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1261                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1262                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1263         fail_page_alloc.min_order_file =
1264                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1265                                    &fail_page_alloc.min_order);
1266
1267         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1268             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1269             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1270                 err = -ENOMEM;
1271                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1272                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1273                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1274                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1275         }
1276
1277         return err;
1278 }
1279
1280 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1281
1282 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1283
1284 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1285
1286 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1287 {
1288         return 0;
1289 }
1290
1291 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1292
1293 /*
1294  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1295  * of the allocation.
1296  */
1297 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1298                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1299 {
1300         /* free_pages my go negative - that's OK */
1301         long min = mark;
1302         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1303         int o;
1304
1305         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1306                 min -= min / 2;
1307         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1308                 min -= min / 4;
1309
1310         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1311                 return 0;
1312         for (o = 0; o < order; o++) {
1313                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1314                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1315
1316                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1317                 min >>= 1;
1318
1319                 if (free_pages <= min)
1320                         return 0;
1321         }
1322         return 1;
1323 }
1324
1325 #ifdef CONFIG_NUMA
1326 /*
1327  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1328  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1329  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1330  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1331  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1332  *
1333  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1334  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1335  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1336  *
1337  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1338  * nothing and returns NULL.
1339  *
1340  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1341  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1342  *
1343  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1344  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1345  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1346  * quickly as we can.
1347  */
1348 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1349 {
1350         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1351         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1352
1353         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1354         if (!zlc)
1355                 return NULL;
1356
1357         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1358                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1359                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1360         }
1361
1362         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1363                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1364                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1365         return allowednodes;
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1370  * if it is worth looking at further for free memory:
1371  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1372  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1373  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1374  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1375  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1376  * else return false (zero) if it is not.
1377  *
1378  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1379  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1380  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1381  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1382  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1383  * into the second scan of the zonelist.
1384  *
1385  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1386  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1387  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1388  * unturned looking for a free page.
1389  */
1390 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1391                                                 nodemask_t *allowednodes)
1392 {
1393         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1394         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1395         int n;                          /* node that zone *z is on */
1396
1397         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1398         if (!zlc)
1399                 return 1;
1400
1401         i = z - zonelist->_zonerefs;
1402         n = zlc->z_to_n[i];
1403
1404         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1405         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1406 }
1407
1408 /*
1409  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1410  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1411  * from that zone don't waste time re-examining it.
1412  */
1413 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1414 {
1415         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1416         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1417
1418         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1419         if (!zlc)
1420                 return;
1421
1422         i = z - zonelist->_zonerefs;
1423
1424         set_bit(i, zlc->fullzones);
1425 }
1426
1427 #else   /* CONFIG_NUMA */
1428
1429 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1430 {
1431         return NULL;
1432 }
1433
1434 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1435                                 nodemask_t *allowednodes)
1436 {
1437         return 1;
1438 }
1439
1440 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1441 {
1442 }
1443 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1444
1445 /*
1446  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1447  * a page.
1448  */
1449 static struct page *
1450 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1451                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1452                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1453 {
1454         struct zoneref *z;
1455         struct page *page = NULL;
1456         int classzone_idx;
1457         struct zone *zone;
1458         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1459         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1460         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1461
1462         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1463 zonelist_scan:
1464         /*
1465          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1466          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1467          */
1468         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1469                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1470                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1471                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1472                                 continue;
1473                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1474                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1475                                 goto try_next_zone;
1476
1477                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1478                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1479                         unsigned long mark;
1480                         int ret;
1481
1482                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1483                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1484                                     classzone_idx, alloc_flags))
1485                                 goto try_this_zone;
1486
1487                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1488                                 goto this_zone_full;
1489
1490                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1491                         switch (ret) {
1492                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1493                                 /* did not scan */
1494                                 goto try_next_zone;
1495                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1496                                 /* scanned but unreclaimable */
1497                                 goto this_zone_full;
1498                         default:
1499                                 /* did we reclaim enough */
1500                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1501                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1502                                         goto this_zone_full;
1503                         }
1504                 }
1505
1506 try_this_zone:
1507                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1508                                                 gfp_mask, migratetype);
1509                 if (page)
1510                         break;
1511 this_zone_full:
1512                 if (NUMA_BUILD)
1513                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1514 try_next_zone:
1515                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1516                         /*
1517                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1518                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1519                          */
1520                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1521                         zlc_active = 1;
1522                         did_zlc_setup = 1;
1523                 }
1524         }
1525
1526         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1527                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1528                 zlc_active = 0;
1529                 goto zonelist_scan;
1530         }
1531         return page;
1532 }
1533
1534 static inline int
1535 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1536                                 unsigned long pages_reclaimed)
1537 {
1538         /* Do not loop if specifically requested */
1539         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1540                 return 0;
1541
1542         /*
1543          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1544          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1545          * implementations.
1546          */
1547         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1548                 return 1;
1549
1550         /*
1551          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1552          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1553          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1554          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1555          * allocation still fails, we stop retrying.
1556          */
1557         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1558                 return 1;
1559
1560         /*
1561          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1562          * explicitly requests that.
1563          */
1564         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1565                 return 1;
1566
1567         return 0;
1568 }
1569
1570 static inline struct page *
1571 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1572         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1573         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1574         int migratetype)
1575 {
1576         struct page *page;
1577
1578         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1579         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1580                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1581                 return NULL;
1582         }
1583
1584         /*
1585          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1586          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1587          * we're still under heavy pressure.
1588          */
1589         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1590                 order, zonelist, high_zoneidx,
1591                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1592                 preferred_zone, migratetype);
1593         if (page)
1594                 goto out;
1595
1596         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1597         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1598                 goto out;
1599
1600         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1601         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1602
1603 out:
1604         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1605         return page;
1606 }
1607
1608 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1609 static inline struct page *
1610 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1611         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1612         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1613         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1614 {
1615         struct page *page = NULL;
1616         struct reclaim_state reclaim_state;
1617         struct task_struct *p = current;
1618
1619         cond_resched();
1620
1621         /* We now go into synchronous reclaim */
1622         cpuset_memory_pressure_bump();
1623
1624         /*
1625          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1626          */
1627         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1628         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1629         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1630         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1631
1632         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1633
1634         p->reclaim_state = NULL;
1635         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1636         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1637
1638         cond_resched();
1639
1640         if (order != 0)
1641                 drain_all_pages();
1642
1643         if (likely(*did_some_progress))
1644                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1645                                         zonelist, high_zoneidx,
1646                                         alloc_flags, preferred_zone,
1647                                         migratetype);
1648         return page;
1649 }
1650
1651 /*
1652  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1653  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1654  */
1655 static inline struct page *
1656 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1657         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1658         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1659         int migratetype)
1660 {
1661         struct page *page;
1662
1663         do {
1664                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1665                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1666                         preferred_zone, migratetype);
1667
1668                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1669                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1670         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1671
1672         return page;
1673 }
1674
1675 static inline
1676 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1677                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1678 {
1679         struct zoneref *z;
1680         struct zone *zone;
1681
1682         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1683                 wakeup_kswapd(zone, order);
1684 }
1685
1686 static inline int
1687 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1688 {
1689         struct task_struct *p = current;
1690         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1691         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1692
1693         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1694         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1695
1696         /*
1697          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1698          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1699          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1700          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1701          */
1702         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1703
1704         if (!wait) {
1705                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1706                 /*
1707                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1708                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1709                  */
1710                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1711         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1712                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1713
1714         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1715                 if (!in_interrupt() &&
1716                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1717                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1718                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1719         }
1720
1721         return alloc_flags;
1722 }
1723
1724 static inline struct page *
1725 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1726         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1727         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1728         int migratetype)
1729 {
1730         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1731         struct page *page = NULL;
1732         int alloc_flags;
1733         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1734         unsigned long did_some_progress;
1735         struct task_struct *p = current;
1736
1737         /*
1738          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1739          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1740          * be using allocators in order of preference for an area that is
1741          * too large.
1742          */
1743         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1744                 return NULL;
1745
1746         /*
1747          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1748          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1749          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1750          * using a larger set of nodes after it has established that the
1751          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1752          * over allocated.
1753          */
1754         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1755                 goto nopage;
1756
1757         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1758
1759         /*
1760          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1761          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1762          * to how we want to proceed.
1763          */
1764         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1765
1766 restart:
1767         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1768         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1769                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1770                         preferred_zone, migratetype);
1771         if (page)
1772                 goto got_pg;
1773
1774 rebalance:
1775         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1776         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1777                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1778                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1779                                 preferred_zone, migratetype);
1780                 if (page)
1781                         goto got_pg;
1782         }
1783
1784         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1785         if (!wait)
1786                 goto nopage;
1787
1788         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1789         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1790                 goto nopage;
1791
1792         /* Try direct reclaim and then allocating */
1793         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1794                                         zonelist, high_zoneidx,
1795                                         nodemask,
1796                                         alloc_flags, preferred_zone,
1797                                         migratetype, &did_some_progress);
1798         if (page)
1799                 goto got_pg;
1800
1801         /*
1802          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1803          * running out of options and have to consider going OOM
1804          */
1805         if (!did_some_progress) {
1806                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1807                         if (oom_killer_disabled)
1808                                 goto nopage;
1809                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1810                                         zonelist, high_zoneidx,
1811                                         nodemask, preferred_zone,
1812                                         migratetype);
1813                         if (page)
1814                                 goto got_pg;
1815
1816                         /*
1817                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1818                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1819                          * made, there are no other options and retrying is
1820                          * unlikely to help.
1821                          */
1822                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1823                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1824                                 goto nopage;
1825
1826                         goto restart;
1827                 }
1828         }
1829
1830         /* Check if we should retry the allocation */
1831         pages_reclaimed += did_some_progress;
1832         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1833                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1834                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1835                 goto rebalance;
1836         }
1837
1838 nopage:
1839         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1840                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1841                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1842                         p->comm, order, gfp_mask);
1843                 dump_stack();
1844                 show_mem();
1845         }
1846         return page;
1847 got_pg:
1848         if (kmemcheck_enabled)
1849                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1850         return page;
1851
1852 }
1853
1854 /*
1855  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1856  */
1857 struct page *
1858 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1859                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1860 {
1861         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1862         struct zone *preferred_zone;
1863         struct page *page;
1864         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1865
1866         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1867
1868         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1869
1870         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1871                 return NULL;
1872
1873         /*
1874          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1875          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1876          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1877          */
1878         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1879                 return NULL;
1880
1881         /* The preferred zone is used for statistics later */
1882         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1883         if (!preferred_zone)
1884                 return NULL;
1885
1886         /* First allocation attempt */
1887         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1888                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1889                         preferred_zone, migratetype);
1890         if (unlikely(!page))
1891                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1892                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1893                                 preferred_zone, migratetype);
1894
1895         return page;
1896 }
1897 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1898
1899 /*
1900  * Common helper functions.
1901  */
1902 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1903 {
1904         struct page * page;
1905         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1906         if (!page)
1907                 return 0;
1908         return (unsigned long) page_address(page);
1909 }
1910
1911 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1912
1913 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1914 {
1915         struct page * page;
1916
1917         /*
1918          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1919          * a highmem page
1920          */
1921         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1922
1923         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1924         if (page)
1925                 return (unsigned long) page_address(page);
1926         return 0;
1927 }
1928
1929 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1930
1931 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1932 {
1933         int i = pagevec_count(pvec);
1934
1935         while (--i >= 0)
1936                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1937 }
1938
1939 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1940 {
1941         if (put_page_testzero(page)) {
1942                 if (order == 0)
1943                         free_hot_page(page);
1944                 else
1945                         __free_pages_ok(page, order);
1946         }
1947 }
1948
1949 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1950
1951 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1952 {
1953         if (addr != 0) {
1954                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1955                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1956         }
1957 }
1958
1959 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1960
1961 /**
1962  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1963  * @size: the number of bytes to allocate
1964  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1965  *
1966  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1967  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1968  * allocate memory in power-of-two pages.
1969  *
1970  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1971  *
1972  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1973  */
1974 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1975 {
1976         unsigned int order = get_order(size);
1977         unsigned long addr;
1978
1979         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1980         if (addr) {
1981                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1982                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1983
1984                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1985                 while (used < alloc_end) {
1986                         free_page(used);
1987                         used += PAGE_SIZE;
1988                 }
1989         }
1990
1991         return (void *)addr;
1992 }
1993 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1994
1995 /**
1996  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1997  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1998  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1999  *
2000  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2001  */
2002 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2003 {
2004         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2005         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2006
2007         while (addr < end) {
2008                 free_page(addr);
2009                 addr += PAGE_SIZE;
2010         }
2011 }
2012 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2013
2014 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2015 {
2016         struct zoneref *z;
2017         struct zone *zone;
2018
2019         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2020         unsigned int sum = 0;
2021
2022         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2023
2024         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2025                 unsigned long size = zone->present_pages;
2026                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2027                 if (size > high)
2028                         sum += size - high;
2029         }
2030
2031         return sum;
2032 }
2033
2034 /*
2035  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2036  */
2037 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2038 {
2039         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2040 }
2041 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2042
2043 /*
2044  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2045  */
2046 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2047 {
2048         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2049 }
2050
2051 static inline void show_node(struct zone *zone)
2052 {
2053         if (NUMA_BUILD)
2054                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2055 }
2056
2057 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2058 {
2059         val->totalram = totalram_pages;
2060         val->sharedram = 0;
2061         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2062         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2063         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2064         val->freehigh = nr_free_highpages();
2065         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2066 }
2067
2068 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2069
2070 #ifdef CONFIG_NUMA
2071 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2072 {
2073         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2074
2075         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2076         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2077 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2078         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2079         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2080                         NR_FREE_PAGES);
2081 #else
2082         val->totalhigh = 0;
2083         val->freehigh = 0;
2084 #endif
2085         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2086 }
2087 #endif
2088
2089 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2090
2091 /*
2092  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2093  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2094  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2095  */
2096 void show_free_areas(void)
2097 {
2098         int cpu;
2099         struct zone *zone;
2100
2101         for_each_populated_zone(zone) {
2102                 show_node(zone);
2103                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2104
2105                 for_each_online_cpu(cpu) {
2106                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2107
2108                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2109
2110                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2111                                cpu, pageset->pcp.high,
2112                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2113                 }
2114         }
2115
2116         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2117                 " inactive_file:%lu"
2118                 " unevictable:%lu"
2119                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2120                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2121                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2122                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2123                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2124                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2125                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2126                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2127                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2128                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2129                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2130                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2131                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2132                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2133                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2134                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2135
2136         for_each_populated_zone(zone) {
2137                 int i;
2138
2139                 show_node(zone);
2140                 printk("%s"
2141                         " free:%lukB"
2142                         " min:%lukB"
2143                         " low:%lukB"
2144                         " high:%lukB"
2145                         " active_anon:%lukB"
2146                         " inactive_anon:%lukB"
2147                         " active_file:%lukB"
2148                         " inactive_file:%lukB"
2149                         " unevictable:%lukB"
2150                         " present:%lukB"
2151                         " pages_scanned:%lu"
2152                         " all_unreclaimable? %s"
2153                         "\n",
2154                         zone->name,
2155                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2156                         K(min_wmark_pages(zone)),
2157                         K(low_wmark_pages(zone)),
2158                         K(high_wmark_pages(zone)),
2159                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2160                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2161                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2162                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2163                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2164                         K(zone->present_pages),
2165                         zone->pages_scanned,
2166                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2167                         );
2168                 printk("lowmem_reserve[]:");
2169                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2170                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2171                 printk("\n");
2172         }
2173
2174         for_each_populated_zone(zone) {
2175                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2176
2177                 show_node(zone);
2178                 printk("%s: ", zone->name);
2179
2180                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2181                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2182                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2183                         total += nr[order] << order;
2184                 }
2185                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2186                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2187                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2188                 printk("= %lukB\n", K(total));
2189         }
2190
2191         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2192
2193         show_swap_cache_info();
2194 }
2195
2196 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2197 {
2198         zoneref->zone = zone;
2199         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2200 }
2201
2202 /*
2203  * Builds allocation fallback zone lists.
2204  *
2205  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2206  */
2207 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2208                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2209 {
2210         struct zone *zone;
2211
2212         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2213         zone_type++;
2214
2215         do {
2216                 zone_type--;
2217                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2218                 if (populated_zone(zone)) {
2219                         zoneref_set_zone(zone,
2220                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2221                         check_highest_zone(zone_type);
2222                 }
2223
2224         } while (zone_type);
2225         return nr_zones;
2226 }
2227
2228
2229 /*
2230  *  zonelist_order:
2231  *  0 = automatic detection of better ordering.
2232  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2233  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2234  *
2235  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2236  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2237  */
2238 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2239 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2240 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2241
2242 /* zonelist order in the kernel.
2243  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2244  */
2245 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2246 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2247
2248
2249 #ifdef CONFIG_NUMA
2250 /* The value user specified ....changed by config */
2251 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2252 /* string for sysctl */
2253 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2254 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2255
2256 /*
2257  * interface for configure zonelist ordering.
2258  * command line option "numa_zonelist_order"
2259  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2260  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2261  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2262  */
2263
2264 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2265 {
2266         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2267                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2268         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2269                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2270         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2271                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2272         } else {
2273                 printk(KERN_WARNING
2274                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2275                         "%s\n", s);
2276                 return -EINVAL;
2277         }
2278         return 0;
2279 }
2280
2281 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2282 {
2283         if (s)
2284                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2285         return 0;
2286 }
2287 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2288
2289 /*
2290  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2291  */
2292 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2293                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2294                 loff_t *ppos)
2295 {
2296         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2297         int ret;
2298
2299         if (write)
2300                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2301                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2302         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2303         if (ret)
2304                 return ret;
2305         if (write) {
2306                 int oldval = user_zonelist_order;
2307                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2308                         /*
2309                          * bogus value.  restore saved string
2310                          */
2311                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2312                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2313                         user_zonelist_order = oldval;
2314                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2315                         build_all_zonelists();
2316         }
2317         return 0;
2318 }
2319
2320
2321 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2322 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2323
2324 /**
2325  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2326  * @node: node whose fallback list we're appending
2327  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2328  *
2329  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2330  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2331  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2332  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2333  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2334  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2335  * on them otherwise.
2336  * It returns -1 if no node is found.
2337  */
2338 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2339 {
2340         int n, val;
2341         int min_val = INT_MAX;
2342         int best_node = -1;
2343         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2344
2345         /* Use the local node if we haven't already */
2346         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2347                 node_set(node, *used_node_mask);
2348                 return node;
2349         }
2350
2351         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2352
2353                 /* Don't want a node to appear more than once */
2354                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2355                         continue;
2356
2357                 /* Use the distance array to find the distance */
2358                 val = node_distance(node, n);
2359
2360                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2361                 val += (n < node);
2362
2363                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2364                 tmp = cpumask_of_node(n);
2365                 if (!cpumask_empty(tmp))
2366                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2367
2368                 /* Slight preference for less loaded node */
2369                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2370                 val += node_load[n];
2371
2372                 if (val < min_val) {
2373                         min_val = val;
2374                         best_node = n;
2375                 }
2376         }
2377
2378         if (best_node >= 0)
2379                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2380
2381         return best_node;
2382 }
2383
2384
2385 /*
2386  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2387  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2388  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2389  */
2390 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2391 {
2392         int j;
2393         struct zonelist *zonelist;
2394
2395         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2396         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2397                 ;
2398         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2399                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2400         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2401         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2402 }
2403
2404 /*
2405  * Build gfp_thisnode zonelists
2406  */
2407 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2408 {
2409         int j;
2410         struct zonelist *zonelist;
2411
2412         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2413         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2414         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2415         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2416 }
2417
2418 /*
2419  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2420  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2421  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2422  * may still exist in local DMA zone.
2423  */
2424 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2425
2426 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2427 {
2428         int pos, j, node;
2429         int zone_type;          /* needs to be signed */
2430         struct zone *z;
2431         struct zonelist *zonelist;
2432
2433         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2434         pos = 0;
2435         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2436                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2437                         node = node_order[j];
2438                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2439                         if (populated_zone(z)) {
2440                                 zoneref_set_zone(z,
2441                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2442                                 check_highest_zone(zone_type);
2443                         }
2444                 }
2445         }
2446         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2447         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2448 }
2449
2450 static int default_zonelist_order(void)
2451 {
2452         int nid, zone_type;
2453         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2454         struct zone *z;
2455         int average_size;
2456         /*
2457          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2458          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2459          * into OOM very easily.
2460          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2461          */
2462         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2463         low_kmem_size = 0;
2464         total_size = 0;
2465         for_each_online_node(nid) {
2466                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2467                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2468                         if (populated_zone(z)) {
2469                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2470                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2471                                 total_size += z->present_pages;
2472                         }
2473                 }
2474         }
2475         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2476             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2477                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2478         /*
2479          * look into each node's config.
2480          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2481          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2482          */
2483         average_size = total_size /
2484                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2485         for_each_online_node(nid) {
2486                 low_kmem_size = 0;
2487                 total_size = 0;
2488                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2489                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2490                         if (populated_zone(z)) {
2491                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2492                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2493                                 total_size += z->present_pages;
2494                         }
2495                 }
2496                 if (low_kmem_size &&
2497                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2498                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2499                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2500         }
2501         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2502 }
2503
2504 static void set_zonelist_order(void)
2505 {
2506         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2507                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2508         else
2509                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2510 }
2511
2512 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2513 {
2514         int j, node, load;
2515         enum zone_type i;
2516         nodemask_t used_mask;
2517         int local_node, prev_node;
2518         struct zonelist *zonelist;
2519         int order = current_zonelist_order;
2520
2521         /* initialize zonelists */
2522         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2523                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2524                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2525                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2526         }
2527
2528         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2529         local_node = pgdat->node_id;
2530         load = nr_online_nodes;
2531         prev_node = local_node;
2532         nodes_clear(used_mask);
2533
2534         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2535         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2536         j = 0;
2537
2538         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2539                 int distance = node_distance(local_node, node);
2540
2541                 /*
2542                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2543                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2544                  */
2545                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2546                         zone_reclaim_mode = 1;
2547
2548                 /*
2549                  * We don't want to pressure a particular node.
2550                  * So adding penalty to the first node in same
2551                  * distance group to make it round-robin.
2552                  */
2553                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2554                         node_load[node] = load;
2555
2556                 prev_node = node;
2557                 load--;
2558                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2559                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2560                 else
2561                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2562         }
2563
2564         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2565                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2566                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2567         }
2568
2569         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2570 }
2571
2572 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2573 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2574 {
2575         struct zonelist *zonelist;
2576         struct zonelist_cache *zlc;
2577         struct zoneref *z;
2578
2579         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2580         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2581         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2582         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2583                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2584 }
2585
2586
2587 #else   /* CONFIG_NUMA */
2588
2589 static void set_zonelist_order(void)
2590 {
2591         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2592 }
2593
2594 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2595 {
2596         int node, local_node;
2597         enum zone_type j;
2598         struct zonelist *zonelist;
2599
2600         local_node = pgdat->node_id;
2601
2602         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2603         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2604
2605         /*
2606          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2607          * of all the other nodes.
2608          * We don't want to pressure a particular node, so when
2609          * building the zones for node N, we make sure that the
2610          * zones coming right after the local ones are those from
2611          * node N+1 (modulo N)
2612          */
2613         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2614                 if (!node_online(node))
2615                         continue;
2616                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2617                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2618         }
2619         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2620                 if (!node_online(node))
2621                         continue;
2622                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2623                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2624         }
2625
2626         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2627         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2628 }
2629
2630 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2631 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2632 {
2633         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2634 }
2635
2636 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2637
2638 /* return values int ....just for stop_machine() */
2639 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2640 {
2641         int nid;
2642
2643         for_each_online_node(nid) {
2644                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2645
2646                 build_zonelists(pgdat);
2647                 build_zonelist_cache(pgdat);
2648         }
2649         return 0;
2650 }
2651
2652 void build_all_zonelists(void)
2653 {
2654         set_zonelist_order();
2655
2656         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2657                 __build_all_zonelists(NULL);
2658                 mminit_verify_zonelist();
2659                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2660         } else {
2661                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2662                    of zonelist */
2663                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2664                 /* cpuset refresh routine should be here */
2665         }
2666         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2667         /*
2668          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2669          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2670          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2671          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2672          * disabled and enable it later
2673          */
2674         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2675                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2676         else
2677                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2678
2679         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2680                 "Total pages: %ld\n",
2681                         nr_online_nodes,
2682                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2683                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2684                         vm_total_pages);
2685 #ifdef CONFIG_NUMA
2686         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2687 #endif
2688 }
2689
2690 /*
2691  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2692  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2693  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2694  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2695  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2696  * conservative, even though it seems large.
2697  *
2698  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2699  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2700  */
2701 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2702
2703 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2704 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2705 {
2706         unsigned long size = 1;
2707
2708         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2709
2710         while (size < pages)
2711                 size <<= 1;
2712
2713         /*
2714          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2715          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2716          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2717          */
2718         size = min(size, 4096UL);
2719
2720         return max(size, 4UL);
2721 }
2722 #else
2723 /*
2724  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2725  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2726  *
2727  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2728  *
2729  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2730  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2731  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2732  *
2733  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2734  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2735  *
2736  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2737  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2738  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2739  */
2740 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2741 {
2742         return 4096UL;
2743 }
2744 #endif
2745
2746 /*
2747  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2748  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2749  * hash function before the remainder is taken.
2750  */
2751 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2752 {
2753         return ffz(~size);
2754 }
2755
2756 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2757
2758 /*
2759  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2760  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2761  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2762  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2763  * blocks as reclaim kicks in
2764  */
2765 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2766 {
2767         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2768         struct page *page;
2769         unsigned long reserve, block_migratetype;
2770
2771         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2772         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2773         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2774         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2775                                                         pageblock_order;
2776
2777         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2778                 if (!pfn_valid(pfn))
2779                         continue;
2780                 page = pfn_to_page(pfn);
2781
2782                 /* Watch out for overlapping nodes */
2783                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2784                         continue;
2785
2786                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2787                 if (PageReserved(page))
2788                         continue;
2789
2790                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2791
2792                 /* If this block is reserved, account for it */
2793                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2794                         reserve--;
2795                         continue;
2796                 }
2797
2798                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2799                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2800                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2801                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2802                         reserve--;
2803                         continue;
2804                 }
2805
2806                 /*
2807                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2808                  * take it back
2809                  */
2810                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2811                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2812                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2813                 }
2814         }
2815 }
2816
2817 /*
2818  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2819  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2820  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2821  */
2822 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2823                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2824 {
2825         struct page *page;
2826         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2827         unsigned long pfn;
2828         struct zone *z;
2829
2830         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2831                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2832
2833         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2834         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2835                 /*
2836                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2837                  * handed to this function.  They do not
2838                  * exist on hotplugged memory.
2839                  */
2840                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2841                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2842                                 continue;
2843                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2844                                 continue;
2845                 }
2846                 page = pfn_to_page(pfn);
2847                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2848                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2849                 init_page_count(page);
2850                 reset_page_mapcount(page);
2851                 SetPageReserved(page);
2852                 /*
2853                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2854                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2855                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2856                  * the address space during boot when many long-lived
2857                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2858                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2859                  * setup_zone_migrate_reserve()
2860                  *
2861                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2862                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2863                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2864                  * pfn out of zone.
2865                  */
2866                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2867                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2868                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2869                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2870
2871                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2872 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2873                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2874                 if (!is_highmem_idx(zone))
2875                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2876 #endif
2877         }
2878 }
2879
2880 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2881 {
2882         int order, t;
2883         for_each_migratetype_order(order, t) {
2884                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2885                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2886         }
2887 }
2888
2889 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2890 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2891         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2892 #endif
2893
2894 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2895 {
2896 #ifdef CONFIG_MMU
2897         int batch;
2898
2899         /*
2900          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2901          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2902          *
2903          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2904          */
2905         batch = zone->present_pages / 1024;
2906         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2907                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2908         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2909         if (batch < 1)
2910                 batch = 1;
2911
2912         /*
2913          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2914          * of 2 value was found to be more likely to have
2915          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2916          *
2917          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2918          * batches of pages, one task can end up with a lot
2919          * of pages of one half of the possible page colors
2920          * and the other with pages of the other colors.
2921          */
2922         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2923
2924         return batch;
2925
2926 #else
2927         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2928          * conditions.
2929          *
2930          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2931          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2932          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2933          *
2934          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2935          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2936          * can be a significant delay between the individual batches being
2937          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2938          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2939          */
2940         return 0;
2941 #endif
2942 }
2943
2944 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2945 {
2946         struct per_cpu_pages *pcp;
2947
2948         memset(p, 0, sizeof(*p));
2949
2950         pcp = &p->pcp;
2951         pcp->count = 0;
2952         pcp->high = 6 * batch;
2953         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2954         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2955 }
2956
2957 /*
2958  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2959  * to the value high for the pageset p.
2960  */
2961
2962 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2963                                 unsigned long high)
2964 {
2965         struct per_cpu_pages *pcp;
2966
2967         pcp = &p->pcp;
2968         pcp->high = high;
2969         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2970         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2971                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2972 }
2973
2974
2975 #ifdef CONFIG_NUMA
2976 /*
2977  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2978  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2979  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2980  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2981  * with interrupts disabled.
2982  *
2983  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2984  *
2985  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2986  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2987  * hotplugged processors.
2988  *
2989  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2990  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2991  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2992  */
2993 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2994
2995 /*
2996  * Dynamically allocate memory for the
2997  * per cpu pageset array in struct zone.
2998  */
2999 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3000 {
3001         struct zone *zone, *dzone;
3002         int node = cpu_to_node(cpu);
3003
3004         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3005
3006         for_each_populated_zone(zone) {
3007                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3008                                          GFP_KERNEL, node);
3009                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3010                         goto bad;
3011
3012                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3013
3014                 if (percpu_pagelist_fraction)
3015                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3016                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3017         }
3018
3019         return 0;
3020 bad:
3021         for_each_zone(dzone) {
3022                 if (!populated_zone(dzone))
3023                         continue;
3024                 if (dzone == zone)
3025                         break;
3026                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3027                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
3028         }
3029         return -ENOMEM;
3030 }
3031
3032 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3033 {
3034         struct zone *zone;
3035
3036         for_each_zone(zone) {
3037                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3038
3039                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3040                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3041                         kfree(pset);
3042                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
3043         }
3044 }
3045
3046 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3047                 unsigned long action,
3048                 void *hcpu)
3049 {
3050         int cpu = (long)hcpu;
3051         int ret = NOTIFY_OK;
3052
3053         switch (action) {
3054         case CPU_UP_PREPARE:
3055         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3056                 if (process_zones(cpu))
3057                         ret = NOTIFY_BAD;
3058                 break;
3059         case CPU_UP_CANCELED:
3060         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3061         case CPU_DEAD:
3062         case CPU_DEAD_FROZEN:
3063                 free_zone_pagesets(cpu);
3064                 break;
3065         default:
3066                 break;
3067         }
3068         return ret;
3069 }
3070
3071 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3072         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3073
3074 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3075 {
3076         int err;
3077
3078         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3079          * A cpuup callback will do this for every cpu
3080          * as it comes online
3081          */
3082         err = process_zones(smp_processor_id());
3083         BUG_ON(err);
3084         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3085 }
3086
3087 #endif
3088
3089 static noinline __init_refok
3090 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3091 {
3092         int i;
3093         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3094         size_t alloc_size;
3095
3096         /*
3097          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3098          * per zone.
3099          */
3100         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3101                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3102         zone->wait_table_bits =
3103                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3104         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3105                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3106
3107         if (!slab_is_available()) {
3108                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3109                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3110         } else {
3111                 /*
3112                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3113                  * via memory hot-add.
3114                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3115                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3116                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3117                  * node itself as well.
3118                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3119                  * necessary.
3120                  */
3121                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3122         }
3123         if (!zone->wait_table)
3124                 return -ENOMEM;
3125
3126         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3127                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3128
3129         return 0;
3130 }
3131
3132 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3133 {
3134         int cpu;
3135         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3136
3137         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3138 #ifdef CONFIG_NUMA
3139                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3140                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3141                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3142 #else
3143                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3144 #endif
3145         }
3146         if (zone->present_pages)
3147                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3148                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3149 }
3150
3151 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3152                                         unsigned long zone_start_pfn,
3153                                         unsigned long size,
3154                                         enum memmap_context context)
3155 {
3156         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3157         int ret;
3158         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3159         if (ret)
3160                 return ret;
3161         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3162
3163         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3164
3165         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3166                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3167                         pgdat->node_id,
3168                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3169                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3170
3171         zone_init_free_lists(zone);
3172
3173         return 0;
3174 }
3175
3176 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3177 /*
3178  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3179  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3180  */
3181 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3182 {
3183         int i;
3184
3185         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3186                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3187                         return i;
3188
3189         return -1;
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3194  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3195  */
3196 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3197 {
3198         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3199                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3200                         return index;
3201
3202         return -1;
3203 }
3204
3205 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3206 /*
3207  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3208  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3209  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3210  * alternative
3211  */
3212 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3213 {
3214         int i;
3215
3216         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3217                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3218                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3219
3220                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3221                         return early_node_map[i].nid;
3222         }
3223         /* This is a memory hole */
3224         return -1;
3225 }
3226 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3227
3228 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3229 {
3230         int nid;
3231
3232         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3233         if (nid >= 0)
3234                 return nid;
3235         /* just returns 0 */
3236         return 0;
3237 }
3238
3239 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3240 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3241 {
3242         int nid;
3243
3244         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3245         if (nid >= 0 && nid != node)
3246                 return false;
3247         return true;
3248 }
3249 #endif
3250
3251 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3252 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3253         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3254                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3255
3256 /**
3257  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3258  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3259  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3260  *
3261  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3262  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3263  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3264  */
3265 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3266                                                 unsigned long max_low_pfn)
3267 {
3268         int i;
3269
3270         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3271                 unsigned long size_pages = 0;
3272                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3273
3274                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3275                         continue;
3276
3277                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3278                         end_pfn = max_low_pfn;
3279
3280                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3281                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3282                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3283                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3284         }
3285 }
3286
3287 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3288 {
3289         int i;
3290         int ret;
3291
3292         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3293                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3294                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3295                 if (ret)
3296                         break;
3297         }
3298 }
3299 /**
3300  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3301  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3302  *
3303  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3304  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3305  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3306  */
3307 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3308 {
3309         int i;
3310
3311         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3312                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3313                                 early_node_map[i].start_pfn,
3314                                 early_node_map[i].end_pfn);
3315 }
3316
3317 /**
3318  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3319  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3320  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3321  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3322  *
3323  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3324  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3325  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3326  * PFNs will be 0.
3327  */
3328 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3329                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3330 {
3331         int i;
3332         *start_pfn = -1UL;
3333         *end_pfn = 0;
3334
3335         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3336                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3337                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3338         }
3339
3340         if (*start_pfn == -1UL)
3341                 *start_pfn = 0;
3342 }
3343
3344 /*
3345  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3346  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3347  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3348  */
3349 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3350 {
3351         int zone_index;
3352         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3353                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3354                         continue;
3355
3356                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3357                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3358                         break;
3359         }
3360
3361         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3362         movable_zone = zone_index;
3363 }
3364
3365 /*
3366  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3367  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3368  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3369  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3370  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3371  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3372  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3373  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3374  */
3375 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3376                                         unsigned long zone_type,
3377                                         unsigned long node_start_pfn,
3378                                         unsigned long node_end_pfn,
3379                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3380                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3381 {
3382         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3383         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3384                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3385                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3386                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3387                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3388                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3389
3390                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3391                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3392                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3393                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3394
3395                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3396                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3397                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3398         }
3399 }
3400
3401 /*
3402  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3403  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3404  */
3405 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3406                                         unsigned long zone_type,
3407                                         unsigned long *ignored)
3408 {
3409         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3410         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3411
3412         /* Get the start and end of the node and zone */
3413         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3414         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3415         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3416         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3417                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3418                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3419
3420         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3421         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3422                 return 0;
3423
3424         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3425         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3426         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3427
3428         /* Return the spanned pages */
3429         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3430 }
3431
3432 /*
3433  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3434  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3435  */
3436 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3437                                 unsigned long range_start_pfn,
3438                                 unsigned long range_end_pfn)
3439 {
3440         int i = 0;
3441         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3442         unsigned long start_pfn;
3443
3444         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3445         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3446         if (i == -1)
3447                 return 0;
3448
3449         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3450
3451         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3452         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3453                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3454
3455         /* Find all holes for the zone within the node */
3456         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3457
3458                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3459                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3460                         break;
3461
3462                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3463                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3464                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3465
3466                 /* Update the hole size cound and move on */
3467                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3468                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3469                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3470                 }
3471                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3472         }
3473
3474         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3475         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3476                 hole_pages += range_end_pfn -
3477                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3478
3479         return hole_pages;
3480 }
3481
3482 /**
3483  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3484  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3485  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3486  *
3487  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3488  */
3489 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3490                                                         unsigned long end_pfn)
3491 {
3492         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3493 }
3494
3495 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3496 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3497                                         unsigned long zone_type,
3498                                         unsigned long *ignored)
3499 {
3500         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3501         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3502
3503         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3504         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3505                                                         node_start_pfn);
3506         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3507                                                         node_end_pfn);
3508
3509         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3510                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3511                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3512         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3513 }
3514
3515 #else
3516 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3517                                         unsigned long zone_type,
3518                                         unsigned long *zones_size)
3519 {
3520         return zones_size[zone_type];
3521 }
3522
3523 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3524                                                 unsigned long zone_type,
3525                                                 unsigned long *zholes_size)
3526 {
3527         if (!zholes_size)
3528                 return 0;
3529
3530         return zholes_size[zone_type];
3531 }
3532
3533 #endif
3534
3535 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3536                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3537 {
3538         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3539         enum zone_type i;
3540
3541         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3542                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3543                                                                 zones_size);
3544         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3545
3546         realtotalpages = totalpages;
3547         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3548                 realtotalpages -=
3549                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3550                                                                 zholes_size);
3551         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3552         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3553                                                         realtotalpages);
3554 }
3555
3556 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3557 /*
3558  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3559  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3560  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3561  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3562  * bytes.
3563  */
3564 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3565 {
3566         unsigned long usemapsize;
3567
3568         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3569         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3570         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3571         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3572
3573         return usemapsize / 8;
3574 }
3575
3576 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3577                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3578 {
3579         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3580         zone->pageblock_flags = NULL;
3581         if (usemapsize)
3582                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3583 }
3584 #else
3585 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3586                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3587 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3588
3589 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3590
3591 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3592 static inline int pageblock_default_order(void)
3593 {
3594         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3595                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3596
3597         return MAX_ORDER-1;
3598 }
3599
3600 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3601 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3602 {
3603         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3604         if (pageblock_order)
3605                 return;
3606
3607         /*
3608          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3609          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3610          */
3611         pageblock_order = order;
3612 }
3613 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3614
3615 /*
3616  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3617  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3618  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3619  * pageblock_order based on the kernel config
3620  */
3621 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3622 {
3623         return MAX_ORDER-1;
3624 }
3625 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3626
3627 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3628
3629 /*
3630  * Set up the zone data structures:
3631  *   - mark all pages reserved
3632  *   - mark all memory queues empty
3633  *   - clear the memory bitmaps
3634  */
3635 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3636                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3637 {
3638         enum zone_type j;
3639         int nid = pgdat->node_id;
3640         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3641         int ret;
3642
3643         pgdat_resize_init(pgdat);
3644         pgdat->nr_zones = 0;
3645         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3646         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3647         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3648         
3649         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3650                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3651                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3652                 enum lru_list l;
3653
3654                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3655                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3656                                                                 zholes_size);
3657
3658                 /*
3659                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3660                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3661                  * and per-cpu initialisations
3662                  */
3663                 memmap_pages =
3664                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3665                 if (realsize >= memmap_pages) {
3666                         realsize -= memmap_pages;
3667                         if (memmap_pages)
3668                                 printk(KERN_DEBUG
3669                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3670                                        zone_names[j], memmap_pages);
3671                 } else
3672                         printk(KERN_WARNING
3673                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3674                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3675
3676                 /* Account for reserved pages */
3677                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3678                         realsize -= dma_reserve;
3679                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3680                                         zone_names[0], dma_reserve);
3681                 }
3682
3683                 if (!is_highmem_idx(j))
3684                         nr_kernel_pages += realsize;
3685                 nr_all_pages += realsize;
3686
3687                 zone->spanned_pages = size;
3688                 zone->present_pages = realsize;
3689 #ifdef CONFIG_NUMA
3690                 zone->node = nid;
3691                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3692                                                 / 100;
3693                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3694 #endif
3695                 zone->name = zone_names[j];
3696                 spin_lock_init(&zone->lock);
3697                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3698                 zone_seqlock_init(zone);
3699                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3700
3701                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3702
3703                 zone_pcp_init(zone);
3704                 for_each_lru(l) {
3705                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3706                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3707                 }
3708                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3709                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3710                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3711                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3712                 zap_zone_vm_stats(zone);
3713                 zone->flags = 0;
3714                 if (!size)
3715                         continue;
3716
3717                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3718                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3719                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3720                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3721                 BUG_ON(ret);
3722                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3723                 zone_start_pfn += size;
3724         }
3725 }
3726
3727 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3728 {
3729         /* Skip empty nodes */
3730         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3731                 return;
3732
3733 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3734         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3735         if (!pgdat->node_mem_map) {
3736                 unsigned long size, start, end;
3737                 struct page *map;
3738
3739                 /*
3740                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3741                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3742                  * for the buddy allocator to function correctly.
3743                  */
3744                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3745                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3746                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3747                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3748                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3749                 if (!map)
3750                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3751                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3752         }
3753 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3754         /*
3755          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3756          */
3757         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3758                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3759 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3760                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3761                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3762 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3763         }
3764 #endif
3765 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3766 }
3767
3768 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3769                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3770 {
3771         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3772
3773         pgdat->node_id = nid;
3774         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3775         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3776
3777         alloc_node_mem_map(pgdat);
3778 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3779         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3780                 nid, (unsigned long)pgdat,
3781                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3782 #endif
3783
3784         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3785 }
3786
3787 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3788
3789 #if MAX_NUMNODES > 1
3790 /*
3791  * Figure out the number of possible node ids.
3792  */
3793 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3794 {
3795         unsigned int node;
3796         unsigned int highest = 0;
3797
3798         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3799                 highest = node;
3800         nr_node_ids = highest + 1;
3801 }
3802 #else
3803 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3804 {
3805 }
3806 #endif
3807
3808 /**
3809  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3810  * @nid: The node ID the range resides on
3811  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3812  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3813  *
3814  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3815  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3816  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3817  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3818  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3819  */
3820 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3821                                                 unsigned long end_pfn)
3822 {
3823         int i;
3824
3825         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3826                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3827                         "%d entries of %d used\n",
3828                         nid, start_pfn, end_pfn,
3829                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3830
3831         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3832
3833         /* Merge with existing active regions if possible */
3834         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3835                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3836                         continue;
3837
3838                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3839                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3840                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3841                         return;
3842
3843                 /* Merge forward if suitable */
3844                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3845                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3846                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3847                         return;
3848                 }
3849
3850                 /* Merge backward if suitable */
3851                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3852                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3853                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3854                         return;
3855                 }
3856         }
3857
3858         /* Check that early_node_map is large enough */
3859         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3860                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3861                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3862                 return;
3863         }
3864
3865         early_node_map[i].nid = nid;
3866         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3867         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3868         nr_nodemap_entries = i + 1;
3869 }
3870
3871 /**
3872  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3873  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3874  * @start_pfn: The new PFN of the range
3875  * @end_pfn: The new PFN of the range
3876  *
3877  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3878  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3879  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3880  * range.
3881  */
3882 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3883                                 unsigned long end_pfn)
3884 {
3885         int i, j;
3886         int removed = 0;
3887
3888         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3889                           nid, start_pfn, end_pfn);
3890
3891         /* Find the old active region end and shrink */
3892         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3893                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3894                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3895                         /* clear it */
3896                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3897                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3898                         removed = 1;
3899                         continue;
3900                 }
3901                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3902                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3903                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3904                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3905                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3906                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3907                         continue;
3908                 }
3909                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3910                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3911                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3912                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3913                         continue;
3914                 }
3915         }
3916
3917         if (!removed)
3918                 return;
3919
3920         /* remove the blank ones */
3921         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3922                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3923                         continue;
3924                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3925                         continue;
3926                 /* we found it, get rid of it */
3927                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3928                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3929                                 sizeof(early_node_map[j]));
3930                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3931                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3932                 nr_nodemap_entries--;
3933         }
3934 }
3935
3936 /**
3937  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3938  *
3939  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3940  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3941  * all currently registered regions.
3942  */
3943 void __init remove_all_active_ranges(void)
3944 {
3945         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3946         nr_nodemap_entries = 0;
3947 }
3948
3949 /* Compare two active node_active_regions */
3950 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3951 {
3952         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3953         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3954
3955         /* Done this way to avoid overflows */
3956         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3957                 return 1;
3958         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3959                 return -1;
3960
3961         return 0;
3962 }
3963
3964 /* sort the node_map by start_pfn */
3965 static void __init sort_node_map(void)
3966 {
3967         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3968                         sizeof(struct node_active_region),
3969                         cmp_node_active_region, NULL);
3970 }
3971
3972 /* Find the lowest pfn for a node */
3973 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3974 {
3975         int i;
3976         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3977
3978         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3979         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3980                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3981
3982         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3983                 printk(KERN_WARNING
3984                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3985                 return 0;
3986         }
3987
3988         return min_pfn;
3989 }
3990
3991 /**
3992  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3993  *
3994  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3995  * add_active_range().
3996  */
3997 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3998 {
3999         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4000 }
4001
4002 /*
4003  * early_calculate_totalpages()
4004  * Sum pages in active regions for movable zone.
4005  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4006  */
4007 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4008 {
4009         int i;
4010         unsigned long totalpages = 0;
4011
4012         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4013                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4014                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4015                 totalpages += pages;
4016                 if (pages)
4017                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4018         }
4019         return totalpages;
4020 }
4021
4022 /*
4023  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4024  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4025  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4026  * others
4027  */
4028 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4029 {
4030         int i, nid;
4031         unsigned long usable_startpfn;
4032         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4033         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4034         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4035
4036         /*
4037          * If movablecore was specified, calculate what size of
4038          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4039          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4040          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4041          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4042          * what movablecore would have allowed.
4043          */
4044         if (required_movablecore) {
4045                 unsigned long corepages;
4046
4047                 /*
4048                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4049                  * was requested by the user
4050                  */
4051                 required_movablecore =
4052                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4053                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4054
4055                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4056         }
4057
4058         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4059         if (!required_kernelcore)
4060                 return;
4061
4062         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4063         find_usable_zone_for_movable();
4064         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4065
4066 restart:
4067         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4068         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4069         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4070                 /*
4071                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4072                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4073                  * amount of memory for the kernel
4074                  */
4075                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4076                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4077
4078                 /*
4079                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4080                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4081                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4082                  */
4083                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4084
4085                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4086                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4087                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4088                         unsigned long size_pages;
4089
4090                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4091                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4092                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4093                         if (start_pfn >= end_pfn)
4094                                 continue;
4095
4096                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4097                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4098                                 unsigned long kernel_pages;
4099                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4100                                                                 - start_pfn;
4101
4102                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4103                                                         kernelcore_remaining);
4104                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4105                                                         required_kernelcore);
4106
4107                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4108                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4109
4110                                         /*
4111                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4112                                          * that if we have to rebalance
4113                                          * kernelcore across nodes, we will
4114                                          * not double account here
4115                                          */
4116                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4117                                         continue;
4118                                 }
4119                                 start_pfn = usable_startpfn;
4120                         }
4121
4122                         /*
4123                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4124                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4125                          * number of pages used as kernelcore
4126                          */
4127                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4128                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4129                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4130                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4131
4132                         /*
4133                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4134                          * break if the kernelcore for this node has been
4135                          * satisified
4136                          */
4137                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4138                                                                 size_pages);
4139                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4140                         if (!kernelcore_remaining)
4141                                 break;
4142                 }
4143         }
4144
4145         /*
4146          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4147          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4148          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4149          * satisified
4150          */
4151         usable_nodes--;
4152         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4153                 goto restart;
4154
4155         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4156         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4157                 zone_movable_pfn[nid] =
4158                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4159 }
4160
4161 /* Any regular memory on that node ? */
4162 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4163 {
4164 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4165         enum zone_type zone_type;
4166
4167         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4168                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4169                 if (zone->present_pages)
4170                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4171         }
4172 #endif
4173 }
4174
4175 /**
4176  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4177  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4178  *
4179  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4180  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4181  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4182  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4183  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4184  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4185  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4186  * at arch_max_dma_pfn.
4187  */
4188 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4189 {
4190         unsigned long nid;
4191         int i;
4192
4193         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4194         sort_node_map();
4195
4196         /* Record where the zone boundaries are */
4197         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4198                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4199         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4200                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4201         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4202         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4203         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4204                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4205                         continue;
4206                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4207                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4208                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4209                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4210         }
4211         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4212         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4213
4214         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4215         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4216         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4217
4218         /* Print out the zone ranges */
4219         printk("Zone PFN ranges:\n");
4220         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4221                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4222                         continue;
4223                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4224                                 zone_names[i],
4225                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4226                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4227         }
4228
4229         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4230         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4231         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4232                 if (zone_movable_pfn[i])
4233                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4234         }
4235
4236         /* Print out the early_node_map[] */
4237         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4238         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4239                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4240                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4241                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4242
4243         /*
4244          * find_zone_movable_pfns_for_nodes/early_calculate_totalpages init
4245          * that node_mask, clear it at first
4246          */
4247         nodes_clear(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4248         /* Initialise every node */
4249         mminit_verify_pageflags_layout();
4250         setup_nr_node_ids();
4251         for_each_online_node(nid) {
4252                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4253                 free_area_init_node(nid, NULL,
4254                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4255
4256                 /* Any memory on that node */
4257                 if (pgdat->node_present_pages)
4258                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4259                 check_for_regular_memory(pgdat);
4260         }
4261 }
4262
4263 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4264 {
4265         unsigned long long coremem;
4266         if (!p)
4267                 return -EINVAL;
4268
4269         coremem = memparse(p, &p);
4270         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4271
4272         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4273         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4274
4275         return 0;
4276 }
4277
4278 /*
4279  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4280  * cannot be reclaimed or migrated.
4281  */
4282 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4283 {
4284         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4285 }
4286
4287 /*
4288  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4289  * can be reclaimed or migrated.
4290  */
4291 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4292 {
4293         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4294 }
4295
4296 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4297 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4298
4299 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4300
4301 /**
4302  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4303  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4304  *
4305  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4306  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4307  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4308  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4309  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4310  * smaller per-cpu batchsize.
4311  */
4312 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4313 {
4314         dma_reserve = new_dma_reserve;
4315 }
4316
4317 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4318 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4319 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4320 #endif
4321
4322 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4323 {
4324         free_area_init_node(0, zones_size,
4325                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4326 }
4327
4328 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4329                                  unsigned long action, void *hcpu)
4330 {
4331         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4332
4333         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4334                 drain_pages(cpu);
4335
4336                 /*
4337                  * Spill the event counters of the dead processor
4338                  * into the current processors event counters.
4339                  * This artificially elevates the count of the current
4340                  * processor.
4341                  */
4342                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4343
4344                 /*
4345                  * Zero the differential counters of the dead processor
4346                  * so that the vm statistics are consistent.
4347                  *
4348                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4349                  * race with what we are doing.
4350                  */
4351                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4352         }
4353         return NOTIFY_OK;
4354 }
4355
4356 void __init page_alloc_init(void)
4357 {
4358         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4359 }
4360
4361 /*
4362  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4363  *      or min_free_kbytes changes.
4364  */
4365 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4366 {
4367         struct pglist_data *pgdat;
4368         unsigned long reserve_pages = 0;
4369         enum zone_type i, j;
4370
4371         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4372                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4373                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4374                         unsigned long max = 0;
4375
4376                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4377                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4378                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4379                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4380                         }
4381
4382                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4383                         max += high_wmark_pages(zone);
4384
4385                         if (max > zone->present_pages)
4386                                 max = zone->present_pages;
4387                         reserve_pages += max;
4388                 }
4389         }
4390         totalreserve_pages = reserve_pages;
4391 }
4392
4393 /*
4394  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4395  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4396  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4397  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4398  */
4399 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4400 {
4401         struct pglist_data *pgdat;
4402         enum zone_type j, idx;
4403
4404         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4405                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4406                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4407                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4408
4409                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4410
4411                         idx = j;
4412                         while (idx) {
4413                                 struct zone *lower_zone;
4414
4415                                 idx--;
4416
4417                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4418                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4419
4420                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4421                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4422                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4423                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4424                         }
4425                 }
4426         }
4427
4428         /* update totalreserve_pages */
4429         calculate_totalreserve_pages();
4430 }
4431
4432 /**
4433  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4434  * or when memory is hot-{added|removed}
4435  *
4436  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4437  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4438  */
4439 void setup_per_zone_wmarks(void)
4440 {
4441         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4442         unsigned long lowmem_pages = 0;
4443         struct zone *zone;
4444         unsigned long flags;
4445
4446         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4447         for_each_zone(zone) {
4448                 if (!is_highmem(zone))
4449                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4450         }
4451
4452         for_each_zone(zone) {
4453                 u64 tmp;
4454
4455                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4456                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4457                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4458                 if (is_highmem(zone)) {
4459                         /*
4460                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4461                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4462                          * value here.
4463                          *
4464                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4465                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4466                          * not be capped for highmem.
4467                          */
4468                         int min_pages;
4469
4470                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4471                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4472                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4473                         if (min_pages > 128)
4474                                 min_pages = 128;
4475                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4476                 } else {
4477                         /*
4478                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4479                          * proportionate to the zone's size.
4480                          */
4481                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4482                 }
4483
4484                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4485                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4486                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4487                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4488         }
4489
4490         /* update totalreserve_pages */
4491         calculate_totalreserve_pages();
4492 }
4493
4494 /**
4495  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4496  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4497  * to be referenced again before it is swapped out.
4498  *
4499  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4500  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4501  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4502  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4503  *
4504  * total     target    max
4505  * memory    ratio     inactive anon
4506  * -------------------------------------
4507  *   10MB       1         5MB
4508  *  100MB       1        50MB
4509  *    1GB       3       250MB
4510  *   10GB      10       0.9GB
4511  *  100GB      31         3GB
4512  *    1TB     101        10GB
4513  *   10TB     320        32GB
4514  */
4515 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4516 {
4517         unsigned int gb, ratio;
4518
4519         /* Zone size in gigabytes */
4520         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4521         if (gb)
4522                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4523         else
4524                 ratio = 1;
4525
4526         zone->inactive_ratio = ratio;
4527 }
4528
4529 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4530 {
4531         struct zone *zone;
4532
4533         for_each_zone(zone)
4534                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4535 }
4536
4537 /*
4538  * Initialise min_free_kbytes.
4539  *
4540  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4541  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4542  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4543  *
4544  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4545  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4546  *
4547  * which yields
4548  *
4549  * 16MB:        512k
4550  * 32MB:        724k
4551  * 64MB:        1024k
4552  * 128MB:       1448k
4553  * 256MB:       2048k
4554  * 512MB:       2896k
4555  * 1024MB:      4096k
4556  * 2048MB:      5792k
4557  * 4096MB:      8192k
4558  * 8192MB:      11584k
4559  * 16384MB:     16384k
4560  */
4561 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4562 {
4563         unsigned long lowmem_kbytes;
4564
4565         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4566
4567         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4568         if (min_free_kbytes < 128)
4569                 min_free_kbytes = 128;
4570         if (min_free_kbytes > 65536)
4571                 min_free_kbytes = 65536;
4572         setup_per_zone_wmarks();
4573         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4574         setup_per_zone_inactive_ratio();
4575         return 0;
4576 }
4577 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4578
4579 /*
4580  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4581  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4582  *      changes.
4583  */
4584 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4585         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4586 {
4587         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4588         if (write)
4589                 setup_per_zone_wmarks();
4590         return 0;
4591 }
4592
4593 #ifdef CONFIG_NUMA
4594 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4595         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4596 {
4597         struct zone *zone;
4598         int rc;
4599
4600         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4601         if (rc)
4602                 return rc;
4603
4604         for_each_zone(zone)
4605                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4606                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4607         return 0;
4608 }
4609
4610 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4611         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4612 {
4613         struct zone *zone;
4614         int rc;
4615
4616         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4617         if (rc)
4618                 return rc;
4619
4620         for_each_zone(zone)
4621                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4622                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4623         return 0;
4624 }
4625 #endif
4626
4627 /*
4628  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4629  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4630  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4631  *
4632  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4633  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4634  * if in function of the boot time zone sizes.
4635  */
4636 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4637         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4638 {
4639         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4640         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4641         return 0;
4642 }
4643
4644 /*
4645  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4646  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4647  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4648  */
4649
4650 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4651         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4652 {
4653         struct zone *zone;
4654         unsigned int cpu;
4655         int ret;
4656
4657         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4658         if (!write || (ret == -EINVAL))
4659                 return ret;
4660         for_each_zone(zone) {
4661                 for_each_online_cpu(cpu) {
4662                         unsigned long  high;
4663                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4664                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4665                 }
4666         }
4667         return 0;
4668 }
4669
4670 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4671
4672 #ifdef CONFIG_NUMA
4673 static int __init set_hashdist(char *str)
4674 {
4675         if (!str)
4676                 return 0;
4677         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4678         return 1;
4679 }
4680 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4681 #endif
4682
4683 /*
4684  * allocate a large system hash table from bootmem
4685  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4686  *   quantity of entries
4687  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4688  */
4689 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4690                                      unsigned long bucketsize,
4691                                      unsigned long numentries,
4692                                      int scale,
4693                                      int flags,
4694                                      unsigned int *_hash_shift,
4695                                      unsigned int *_hash_mask,
4696                                      unsigned long limit)
4697 {
4698         unsigned long long max = limit;
4699         unsigned long log2qty, size;
4700         void *table = NULL;
4701
4702         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4703         if (!numentries) {
4704                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4705                 numentries = nr_kernel_pages;
4706                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4707                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4708                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4709
4710                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4711                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4712                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4713                 else
4714                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4715
4716                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4717                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4718                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4719         }
4720         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4721
4722         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4723         if (max == 0) {
4724                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4725                 do_div(max, bucketsize);
4726         }
4727
4728         if (numentries > max)
4729                 numentries = max;
4730
4731         log2qty = ilog2(numentries);
4732
4733         do {
4734                 size = bucketsize << log2qty;
4735                 if (flags & HASH_EARLY)
4736                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4737                 else if (hashdist)
4738                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4739                 else {
4740                         /*
4741                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4742                          * some pages at the end of hash table which
4743                          * alloc_pages_exact() automatically does
4744                          */
4745                         if (get_order(size) < MAX_ORDER)
4746                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4747                 }
4748         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4749
4750         if (!table)
4751                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4752
4753         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4754                tablename,
4755                (1U << log2qty),
4756                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4757                size);
4758
4759         if (_hash_shift)
4760                 *_hash_shift = log2qty;
4761         if (_hash_mask)
4762                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4763
4764         /*
4765          * If hashdist is set, the table allocation is done with __vmalloc()
4766          * which invokes the kmemleak_alloc() callback. This function may also
4767          * be called before the slab and kmemleak are initialised when
4768          * kmemleak simply buffers the request to be executed later
4769          * (GFP_ATOMIC flag ignored in this case).
4770          */
4771         if (!hashdist)
4772                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4773
4774         return table;
4775 }
4776
4777 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4778 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4779                                                         unsigned long pfn)
4780 {
4781 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4782         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4783 #else
4784         return zone->pageblock_flags;
4785 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4786 }
4787
4788 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4789 {
4790 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4791         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4792         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4793 #else
4794         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4795         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4796 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4797 }
4798
4799 /**
4800  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4801  * @page: The page within the block of interest
4802  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4803  * @end_bitidx: The last bit of interest
4804  * returns pageblock_bits flags
4805  */
4806 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4807                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4808 {
4809         struct zone *zone;
4810         unsigned long *bitmap;
4811         unsigned long pfn, bitidx;
4812         unsigned long flags = 0;
4813         unsigned long value = 1;
4814
4815         zone = page_zone(page);
4816         pfn = page_to_pfn(page);
4817         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4818         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4819
4820         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4821                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4822                         flags |= value;
4823
4824         return flags;
4825 }
4826
4827 /**
4828  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4829  * @page: The page within the block of interest
4830  * @start_bitidx: The first bit of interest
4831  * @end_bitidx: The last bit of interest
4832  * @flags: The flags to set
4833  */
4834 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4835                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4836 {
4837         struct zone *zone;
4838         unsigned long *bitmap;
4839         unsigned long pfn, bitidx;
4840         unsigned long value = 1;
4841
4842         zone = page_zone(page);
4843         pfn = page_to_pfn(page);
4844         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4845         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4846         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4847         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4848
4849         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4850                 if (flags & value)
4851                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4852                 else
4853                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4854 }
4855
4856 /*
4857  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4858  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4859  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4860  */
4861
4862 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4863 {
4864         struct zone *zone;
4865         unsigned long flags;
4866         int ret = -EBUSY;
4867
4868         zone = page_zone(page);
4869         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4870         /*
4871          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4872          */
4873         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4874                 goto out;
4875         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4876         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4877         ret = 0;
4878 out:
4879         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4880         if (!ret)
4881                 drain_all_pages();
4882         return ret;
4883 }
4884
4885 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4886 {
4887         struct zone *zone;
4888         unsigned long flags;
4889         zone = page_zone(page);
4890         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4891         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4892                 goto out;
4893         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4894         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4895 out:
4896         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4897 }
4898
4899 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4900 /*
4901  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4902  */
4903 void
4904 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4905 {
4906         struct page *page;
4907         struct zone *zone;
4908         int order, i;
4909         unsigned long pfn;
4910         unsigned long flags;
4911         /* find the first valid pfn */
4912         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4913                 if (pfn_valid(pfn))
4914                         break;
4915         if (pfn == end_pfn)
4916                 return;
4917         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4918         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4919         pfn = start_pfn;
4920         while (pfn < end_pfn) {
4921                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4922                         pfn++;
4923                         continue;
4924                 }
4925                 page = pfn_to_page(pfn);
4926                 BUG_ON(page_count(page));
4927                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4928                 order = page_order(page);
4929 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4930                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4931                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4932 #endif
4933                 list_del(&page->lru);
4934                 rmv_page_order(page);
4935                 zone->free_area[order].nr_free--;
4936                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4937                                       - (1UL << order));
4938                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4939                         SetPageReserved((page+i));
4940                 pfn += (1 << order);
4941         }
4942         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4943 }
4944 #endif