[PATCH] separate bdi congestion functions from queue congestion functions
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40 #include <linux/sort.h>
41 #include <linux/pfn.h>
42 #include <linux/backing-dev.h>
43
44 #include <asm/tlbflush.h>
45 #include <asm/div64.h>
46 #include "internal.h"
47
48 /*
49  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
50  * initializer cleaner
51  */
52 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
53 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
54 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
55 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
56 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
57 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
58 long nr_swap_pages;
59 int percpu_pagelist_fraction;
60
61 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
62
63 /*
64  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
65  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
66  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
67  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
68  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
69  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
70  *
71  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
72  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
73  */
74 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
75          256,
76 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
77          256,
78 #endif
79 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
80          32
81 #endif
82 };
83
84 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
85
86 /*
87  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
88  * id is encoded in the upper bits of page->flags
89  */
90 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
91 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
92
93 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
94          "DMA",
95 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
96          "DMA32",
97 #endif
98          "Normal",
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100          "HighMem"
101 #endif
102 };
103
104 int min_free_kbytes = 1024;
105
106 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
107 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
108 static unsigned long __initdata dma_reserve;
109
110 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
111   /*
112    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maxmimum number of distinct
113    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
114    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
115    * so the number of times add_active_range() can be called is
116    * related to the number of nodes and the number of holes
117    */
118   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
119     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
120     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
121   #else
122     #if MAX_NUMNODES >= 32
123       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
124       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
125     #else
126       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
127       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
128     #endif
129   #endif
130
131   struct node_active_region __initdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
132   int __initdata nr_nodemap_entries;
133   unsigned long __initdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
134   unsigned long __initdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
135 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
136   unsigned long __initdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
137   unsigned long __initdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
138 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
139 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
140
141 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
142 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
143 {
144         int ret = 0;
145         unsigned seq;
146         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
147
148         do {
149                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
150                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
151                         ret = 1;
152                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
153                         ret = 1;
154         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
155
156         return ret;
157 }
158
159 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
160 {
161 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
162         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
163                 return 0;
164 #endif
165         if (zone != page_zone(page))
166                 return 0;
167
168         return 1;
169 }
170 /*
171  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
172  */
173 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
174 {
175         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
176                 return 1;
177         if (!page_is_consistent(zone, page))
178                 return 1;
179
180         return 0;
181 }
182 #else
183 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
184 {
185         return 0;
186 }
187 #endif
188
189 static void bad_page(struct page *page)
190 {
191         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
192                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
193                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
194                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
195                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
196                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
197                 page_mapcount(page), page_count(page));
198         dump_stack();
199         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
200                         1 << PG_private |
201                         1 << PG_locked  |
202                         1 << PG_active  |
203                         1 << PG_dirty   |
204                         1 << PG_reclaim |
205                         1 << PG_slab    |
206                         1 << PG_swapcache |
207                         1 << PG_writeback |
208                         1 << PG_buddy );
209         set_page_count(page, 0);
210         reset_page_mapcount(page);
211         page->mapping = NULL;
212         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
213 }
214
215 /*
216  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
217  *
218  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
219  *
220  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
221  *
222  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
223  * the head page (even the head page has this).
224  *
225  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
226  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
227  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
228  */
229
230 static void free_compound_page(struct page *page)
231 {
232         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
233 }
234
235 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
236 {
237         int i;
238         int nr_pages = 1 << order;
239
240         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
241         page[1].lru.prev = (void *)order;
242         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
243                 struct page *p = page + i;
244
245                 __SetPageCompound(p);
246                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
247         }
248 }
249
250 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
251 {
252         int i;
253         int nr_pages = 1 << order;
254
255         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
256                 bad_page(page);
257
258         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
259                 struct page *p = page + i;
260
261                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
262                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
263                         bad_page(page);
264                 __ClearPageCompound(p);
265         }
266 }
267
268 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
269 {
270         int i;
271
272         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
273         /*
274          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
275          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
276          */
277         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
278         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
279                 clear_highpage(page + i);
280 }
281
282 /*
283  * function for dealing with page's order in buddy system.
284  * zone->lock is already acquired when we use these.
285  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
286  */
287 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
288 {
289         return page_private(page);
290 }
291
292 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
293 {
294         set_page_private(page, order);
295         __SetPageBuddy(page);
296 }
297
298 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
299 {
300         __ClearPageBuddy(page);
301         set_page_private(page, 0);
302 }
303
304 /*
305  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
306  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
307  *
308  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
309  * the following equation:
310  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
311  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
312  * 1 buddy is #10:
313  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
314  *
315  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
316  * satisfies the following equation:
317  *     P = B & ~(1 << O)
318  *
319  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
320  */
321 static inline struct page *
322 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
323 {
324         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
325
326         return page + (buddy_idx - page_idx);
327 }
328
329 static inline unsigned long
330 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
331 {
332         return (page_idx & ~(1 << order));
333 }
334
335 /*
336  * This function checks whether a page is free && is the buddy
337  * we can do coalesce a page and its buddy if
338  * (a) the buddy is not in a hole &&
339  * (b) the buddy is in the buddy system &&
340  * (c) a page and its buddy have the same order &&
341  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
342  *
343  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
344  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
345  *
346  * For recording page's order, we use page_private(page).
347  */
348 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
349                                                                 int order)
350 {
351 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
352         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
353                 return 0;
354 #endif
355
356         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
357                 return 0;
358
359         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
360                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
361                 return 1;
362         }
363         return 0;
364 }
365
366 /*
367  * Freeing function for a buddy system allocator.
368  *
369  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
370  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
371  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
372  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
373  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
374  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
375  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
376  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
377  * parts of the VM system.
378  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
379  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
380  * order is recorded in page_private(page) field.
381  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
382  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
383  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
384  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
385  * triggers coalescing into a block of larger size.            
386  *
387  * -- wli
388  */
389
390 static inline void __free_one_page(struct page *page,
391                 struct zone *zone, unsigned int order)
392 {
393         unsigned long page_idx;
394         int order_size = 1 << order;
395
396         if (unlikely(PageCompound(page)))
397                 destroy_compound_page(page, order);
398
399         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
400
401         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
402         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
403
404         zone->free_pages += order_size;
405         while (order < MAX_ORDER-1) {
406                 unsigned long combined_idx;
407                 struct free_area *area;
408                 struct page *buddy;
409
410                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
411                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
412                         break;          /* Move the buddy up one level. */
413
414                 list_del(&buddy->lru);
415                 area = zone->free_area + order;
416                 area->nr_free--;
417                 rmv_page_order(buddy);
418                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
419                 page = page + (combined_idx - page_idx);
420                 page_idx = combined_idx;
421                 order++;
422         }
423         set_page_order(page, order);
424         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
425         zone->free_area[order].nr_free++;
426 }
427
428 static inline int free_pages_check(struct page *page)
429 {
430         if (unlikely(page_mapcount(page) |
431                 (page->mapping != NULL)  |
432                 (page_count(page) != 0)  |
433                 (page->flags & (
434                         1 << PG_lru     |
435                         1 << PG_private |
436                         1 << PG_locked  |
437                         1 << PG_active  |
438                         1 << PG_reclaim |
439                         1 << PG_slab    |
440                         1 << PG_swapcache |
441                         1 << PG_writeback |
442                         1 << PG_reserved |
443                         1 << PG_buddy ))))
444                 bad_page(page);
445         if (PageDirty(page))
446                 __ClearPageDirty(page);
447         /*
448          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
449          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
450          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
451          */
452         return PageReserved(page);
453 }
454
455 /*
456  * Frees a list of pages. 
457  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
458  * count is the number of pages to free.
459  *
460  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
461  * see if this freeing clears that state.
462  *
463  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
464  * pinned" detection logic.
465  */
466 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
467                                         struct list_head *list, int order)
468 {
469         spin_lock(&zone->lock);
470         zone->all_unreclaimable = 0;
471         zone->pages_scanned = 0;
472         while (count--) {
473                 struct page *page;
474
475                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
476                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
477                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
478                 list_del(&page->lru);
479                 __free_one_page(page, zone, order);
480         }
481         spin_unlock(&zone->lock);
482 }
483
484 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
485 {
486         spin_lock(&zone->lock);
487         zone->all_unreclaimable = 0;
488         zone->pages_scanned = 0;
489         __free_one_page(page, zone ,order);
490         spin_unlock(&zone->lock);
491 }
492
493 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
494 {
495         unsigned long flags;
496         int i;
497         int reserved = 0;
498
499         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
500                 reserved += free_pages_check(page + i);
501         if (reserved)
502                 return;
503
504         if (!PageHighMem(page))
505                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
506         arch_free_page(page, order);
507         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
508
509         local_irq_save(flags);
510         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
511         free_one_page(page_zone(page), page, order);
512         local_irq_restore(flags);
513 }
514
515 /*
516  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
517  */
518 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
519 {
520         if (order == 0) {
521                 __ClearPageReserved(page);
522                 set_page_count(page, 0);
523                 set_page_refcounted(page);
524                 __free_page(page);
525         } else {
526                 int loop;
527
528                 prefetchw(page);
529                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
530                         struct page *p = &page[loop];
531
532                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
533                                 prefetchw(p + 1);
534                         __ClearPageReserved(p);
535                         set_page_count(p, 0);
536                 }
537
538                 set_page_refcounted(page);
539                 __free_pages(page, order);
540         }
541 }
542
543
544 /*
545  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
546  * Please do not alter this order without good reasons and regression
547  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
548  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
549  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
550  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
551  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
552  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
553  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
554  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
555  *
556  * -- wli
557  */
558 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
559         int low, int high, struct free_area *area)
560 {
561         unsigned long size = 1 << high;
562
563         while (high > low) {
564                 area--;
565                 high--;
566                 size >>= 1;
567                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
568                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
569                 area->nr_free++;
570                 set_page_order(&page[size], high);
571         }
572 }
573
574 /*
575  * This page is about to be returned from the page allocator
576  */
577 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
578 {
579         if (unlikely(page_mapcount(page) |
580                 (page->mapping != NULL)  |
581                 (page_count(page) != 0)  |
582                 (page->flags & (
583                         1 << PG_lru     |
584                         1 << PG_private |
585                         1 << PG_locked  |
586                         1 << PG_active  |
587                         1 << PG_dirty   |
588                         1 << PG_reclaim |
589                         1 << PG_slab    |
590                         1 << PG_swapcache |
591                         1 << PG_writeback |
592                         1 << PG_reserved |
593                         1 << PG_buddy ))))
594                 bad_page(page);
595
596         /*
597          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
598          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
599          */
600         if (PageReserved(page))
601                 return 1;
602
603         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
604                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
605                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
606         set_page_private(page, 0);
607         set_page_refcounted(page);
608         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
609
610         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
611                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
612
613         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
614                 prep_compound_page(page, order);
615
616         return 0;
617 }
618
619 /* 
620  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
621  * Call me with the zone->lock already held.
622  */
623 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
624 {
625         struct free_area * area;
626         unsigned int current_order;
627         struct page *page;
628
629         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
630                 area = zone->free_area + current_order;
631                 if (list_empty(&area->free_list))
632                         continue;
633
634                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
635                 list_del(&page->lru);
636                 rmv_page_order(page);
637                 area->nr_free--;
638                 zone->free_pages -= 1UL << order;
639                 expand(zone, page, order, current_order, area);
640                 return page;
641         }
642
643         return NULL;
644 }
645
646 /* 
647  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
648  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
649  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
650  */
651 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
652                         unsigned long count, struct list_head *list)
653 {
654         int i;
655         
656         spin_lock(&zone->lock);
657         for (i = 0; i < count; ++i) {
658                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
659                 if (unlikely(page == NULL))
660                         break;
661                 list_add_tail(&page->lru, list);
662         }
663         spin_unlock(&zone->lock);
664         return i;
665 }
666
667 #ifdef CONFIG_NUMA
668 /*
669  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
670  * belongs to the currently executing processor.
671  * Note that this function must be called with the thread pinned to
672  * a single processor.
673  */
674 void drain_node_pages(int nodeid)
675 {
676         int i;
677         enum zone_type z;
678         unsigned long flags;
679
680         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
681                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
682                 struct per_cpu_pageset *pset;
683
684                 if (!populated_zone(zone))
685                         continue;
686
687                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
688                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
689                         struct per_cpu_pages *pcp;
690
691                         pcp = &pset->pcp[i];
692                         if (pcp->count) {
693                                 local_irq_save(flags);
694                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
695                                 pcp->count = 0;
696                                 local_irq_restore(flags);
697                         }
698                 }
699         }
700 }
701 #endif
702
703 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
704 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
705 {
706         unsigned long flags;
707         struct zone *zone;
708         int i;
709
710         for_each_zone(zone) {
711                 struct per_cpu_pageset *pset;
712
713                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
714                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
715                         struct per_cpu_pages *pcp;
716
717                         pcp = &pset->pcp[i];
718                         local_irq_save(flags);
719                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
720                         pcp->count = 0;
721                         local_irq_restore(flags);
722                 }
723         }
724 }
725 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
726
727 #ifdef CONFIG_PM
728
729 void mark_free_pages(struct zone *zone)
730 {
731         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
732         unsigned long flags;
733         int order;
734         struct list_head *curr;
735
736         if (!zone->spanned_pages)
737                 return;
738
739         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
740
741         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
742         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
743                 if (pfn_valid(pfn)) {
744                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
745
746                         if (!PageNosave(page))
747                                 ClearPageNosaveFree(page);
748                 }
749
750         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
751                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
752                         unsigned long i;
753
754                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
755                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
756                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(pfn + i));
757                 }
758
759         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
760 }
761
762 /*
763  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
764  */
765 void drain_local_pages(void)
766 {
767         unsigned long flags;
768
769         local_irq_save(flags);  
770         __drain_pages(smp_processor_id());
771         local_irq_restore(flags);       
772 }
773 #endif /* CONFIG_PM */
774
775 /*
776  * Free a 0-order page
777  */
778 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
779 {
780         struct zone *zone = page_zone(page);
781         struct per_cpu_pages *pcp;
782         unsigned long flags;
783
784         if (PageAnon(page))
785                 page->mapping = NULL;
786         if (free_pages_check(page))
787                 return;
788
789         if (!PageHighMem(page))
790                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
791         arch_free_page(page, 0);
792         kernel_map_pages(page, 1, 0);
793
794         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
795         local_irq_save(flags);
796         __count_vm_event(PGFREE);
797         list_add(&page->lru, &pcp->list);
798         pcp->count++;
799         if (pcp->count >= pcp->high) {
800                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
801                 pcp->count -= pcp->batch;
802         }
803         local_irq_restore(flags);
804         put_cpu();
805 }
806
807 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
808 {
809         free_hot_cold_page(page, 0);
810 }
811         
812 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
813 {
814         free_hot_cold_page(page, 1);
815 }
816
817 /*
818  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
819  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
820  * Each sub-page must be freed individually.
821  *
822  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
823  * Please consult with lkml before using this in your driver.
824  */
825 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
826 {
827         int i;
828
829         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
830         VM_BUG_ON(!page_count(page));
831         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
832                 set_page_refcounted(page + i);
833 }
834
835 /*
836  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
837  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
838  * or two.
839  */
840 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
841                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
842 {
843         unsigned long flags;
844         struct page *page;
845         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
846         int cpu;
847
848 again:
849         cpu  = get_cpu();
850         if (likely(order == 0)) {
851                 struct per_cpu_pages *pcp;
852
853                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
854                 local_irq_save(flags);
855                 if (!pcp->count) {
856                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
857                                                 pcp->batch, &pcp->list);
858                         if (unlikely(!pcp->count))
859                                 goto failed;
860                 }
861                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
862                 list_del(&page->lru);
863                 pcp->count--;
864         } else {
865                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
866                 page = __rmqueue(zone, order);
867                 spin_unlock(&zone->lock);
868                 if (!page)
869                         goto failed;
870         }
871
872         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
873         zone_statistics(zonelist, zone);
874         local_irq_restore(flags);
875         put_cpu();
876
877         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
878         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
879                 goto again;
880         return page;
881
882 failed:
883         local_irq_restore(flags);
884         put_cpu();
885         return NULL;
886 }
887
888 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
889 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
890 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
891 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
892 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
893 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
894 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
895
896 /*
897  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
898  * of the allocation.
899  */
900 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
901                       int classzone_idx, int alloc_flags)
902 {
903         /* free_pages my go negative - that's OK */
904         unsigned long min = mark;
905         long free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
906         int o;
907
908         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
909                 min -= min / 2;
910         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
911                 min -= min / 4;
912
913         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
914                 return 0;
915         for (o = 0; o < order; o++) {
916                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
917                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
918
919                 /* Require fewer higher order pages to be free */
920                 min >>= 1;
921
922                 if (free_pages <= min)
923                         return 0;
924         }
925         return 1;
926 }
927
928 /*
929  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
930  * a page.
931  */
932 static struct page *
933 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
934                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
935 {
936         struct zone **z = zonelist->zones;
937         struct page *page = NULL;
938         int classzone_idx = zone_idx(*z);
939         struct zone *zone;
940
941         /*
942          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
943          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
944          */
945         do {
946                 zone = *z;
947                 if (unlikely(NUMA_BUILD && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) &&
948                         zone->zone_pgdat != zonelist->zones[0]->zone_pgdat))
949                                 break;
950                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
951                                 !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
952                         continue;
953
954                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
955                         unsigned long mark;
956                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
957                                 mark = zone->pages_min;
958                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
959                                 mark = zone->pages_low;
960                         else
961                                 mark = zone->pages_high;
962                         if (!zone_watermark_ok(zone , order, mark,
963                                     classzone_idx, alloc_flags))
964                                 if (!zone_reclaim_mode ||
965                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
966                                         continue;
967                 }
968
969                 page = buffered_rmqueue(zonelist, zone, order, gfp_mask);
970                 if (page) {
971                         break;
972                 }
973         } while (*(++z) != NULL);
974         return page;
975 }
976
977 /*
978  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
979  */
980 struct page * fastcall
981 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
982                 struct zonelist *zonelist)
983 {
984         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
985         struct zone **z;
986         struct page *page;
987         struct reclaim_state reclaim_state;
988         struct task_struct *p = current;
989         int do_retry;
990         int alloc_flags;
991         int did_some_progress;
992
993         might_sleep_if(wait);
994
995 restart:
996         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
997
998         if (unlikely(*z == NULL)) {
999                 /* Should this ever happen?? */
1000                 return NULL;
1001         }
1002
1003         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1004                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
1005         if (page)
1006                 goto got_pg;
1007
1008         do {
1009                 wakeup_kswapd(*z, order);
1010         } while (*(++z));
1011
1012         /*
1013          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1014          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1015          * to how we want to proceed.
1016          *
1017          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1018          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1019          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1020          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1021          */
1022         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1023         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1024                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1025         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1026                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1027         if (wait)
1028                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1029
1030         /*
1031          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1032          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1033          *
1034          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1035          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1036          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1037          */
1038         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
1039         if (page)
1040                 goto got_pg;
1041
1042         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1043
1044         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1045                         && !in_interrupt()) {
1046                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1047 nofail_alloc:
1048                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1049                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1050                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1051                         if (page)
1052                                 goto got_pg;
1053                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1054                                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1055                                 goto nofail_alloc;
1056                         }
1057                 }
1058                 goto nopage;
1059         }
1060
1061         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1062         if (!wait)
1063                 goto nopage;
1064
1065 rebalance:
1066         cond_resched();
1067
1068         /* We now go into synchronous reclaim */
1069         cpuset_memory_pressure_bump();
1070         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1071         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1072         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1073
1074         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1075
1076         p->reclaim_state = NULL;
1077         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1078
1079         cond_resched();
1080
1081         if (likely(did_some_progress)) {
1082                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1083                                                 zonelist, alloc_flags);
1084                 if (page)
1085                         goto got_pg;
1086         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1087                 /*
1088                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1089                  * very high watermark here, this is only to catch
1090                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1091                  * under heavy pressure.
1092                  */
1093                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1094                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1095                 if (page)
1096                         goto got_pg;
1097
1098                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1099                 goto restart;
1100         }
1101
1102         /*
1103          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1104          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1105          *
1106          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1107          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1108          */
1109         do_retry = 0;
1110         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1111                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1112                         do_retry = 1;
1113                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1114                         do_retry = 1;
1115         }
1116         if (do_retry) {
1117                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1118                 goto rebalance;
1119         }
1120
1121 nopage:
1122         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1123                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1124                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1125                         p->comm, order, gfp_mask);
1126                 dump_stack();
1127                 show_mem();
1128         }
1129 got_pg:
1130         return page;
1131 }
1132
1133 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1134
1135 /*
1136  * Common helper functions.
1137  */
1138 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1139 {
1140         struct page * page;
1141         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1142         if (!page)
1143                 return 0;
1144         return (unsigned long) page_address(page);
1145 }
1146
1147 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1148
1149 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1150 {
1151         struct page * page;
1152
1153         /*
1154          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1155          * a highmem page
1156          */
1157         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1158
1159         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1160         if (page)
1161                 return (unsigned long) page_address(page);
1162         return 0;
1163 }
1164
1165 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1166
1167 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1168 {
1169         int i = pagevec_count(pvec);
1170
1171         while (--i >= 0)
1172                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1173 }
1174
1175 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1176 {
1177         if (put_page_testzero(page)) {
1178                 if (order == 0)
1179                         free_hot_page(page);
1180                 else
1181                         __free_pages_ok(page, order);
1182         }
1183 }
1184
1185 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1186
1187 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1188 {
1189         if (addr != 0) {
1190                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1191                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1192         }
1193 }
1194
1195 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1196
1197 /*
1198  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1199  */
1200 unsigned int nr_free_pages(void)
1201 {
1202         unsigned int sum = 0;
1203         struct zone *zone;
1204
1205         for_each_zone(zone)
1206                 sum += zone->free_pages;
1207
1208         return sum;
1209 }
1210
1211 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1212
1213 #ifdef CONFIG_NUMA
1214 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1215 {
1216         unsigned int sum = 0;
1217         enum zone_type i;
1218
1219         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1220                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1221
1222         return sum;
1223 }
1224 #endif
1225
1226 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1227 {
1228         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1229         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1230         unsigned int sum = 0;
1231
1232         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1233         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1234         struct zone *zone;
1235
1236         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1237                 unsigned long size = zone->present_pages;
1238                 unsigned long high = zone->pages_high;
1239                 if (size > high)
1240                         sum += size - high;
1241         }
1242
1243         return sum;
1244 }
1245
1246 /*
1247  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1248  */
1249 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1250 {
1251         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1256  */
1257 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1258 {
1259         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1260 }
1261
1262 static inline void show_node(struct zone *zone)
1263 {
1264         if (NUMA_BUILD)
1265                 printk("Node %ld ", zone_to_nid(zone));
1266 }
1267
1268 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1269 {
1270         val->totalram = totalram_pages;
1271         val->sharedram = 0;
1272         val->freeram = nr_free_pages();
1273         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1274         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1275         val->freehigh = nr_free_highpages();
1276         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1277 }
1278
1279 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1280
1281 #ifdef CONFIG_NUMA
1282 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1283 {
1284         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1285
1286         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1287         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1288 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1289         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1290         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1291 #else
1292         val->totalhigh = 0;
1293         val->freehigh = 0;
1294 #endif
1295         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1296 }
1297 #endif
1298
1299 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1300
1301 /*
1302  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1303  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1304  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1305  */
1306 void show_free_areas(void)
1307 {
1308         int cpu;
1309         unsigned long active;
1310         unsigned long inactive;
1311         unsigned long free;
1312         struct zone *zone;
1313
1314         for_each_zone(zone) {
1315                 if (!populated_zone(zone))
1316                         continue;
1317
1318                 show_node(zone);
1319                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1320
1321                 for_each_online_cpu(cpu) {
1322                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1323
1324                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1325
1326                         printk("CPU %4d: Hot: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d   "
1327                                "Cold: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1328                                cpu, pageset->pcp[0].high,
1329                                pageset->pcp[0].batch, pageset->pcp[0].count,
1330                                pageset->pcp[1].high, pageset->pcp[1].batch,
1331                                pageset->pcp[1].count);
1332                 }
1333         }
1334
1335         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1336
1337         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1338                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1339                 active,
1340                 inactive,
1341                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1342                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1343                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1344                 nr_free_pages(),
1345                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1346                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1347                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1348                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1349
1350         for_each_zone(zone) {
1351                 int i;
1352
1353                 if (!populated_zone(zone))
1354                         continue;
1355
1356                 show_node(zone);
1357                 printk("%s"
1358                         " free:%lukB"
1359                         " min:%lukB"
1360                         " low:%lukB"
1361                         " high:%lukB"
1362                         " active:%lukB"
1363                         " inactive:%lukB"
1364                         " present:%lukB"
1365                         " pages_scanned:%lu"
1366                         " all_unreclaimable? %s"
1367                         "\n",
1368                         zone->name,
1369                         K(zone->free_pages),
1370                         K(zone->pages_min),
1371                         K(zone->pages_low),
1372                         K(zone->pages_high),
1373                         K(zone->nr_active),
1374                         K(zone->nr_inactive),
1375                         K(zone->present_pages),
1376                         zone->pages_scanned,
1377                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1378                         );
1379                 printk("lowmem_reserve[]:");
1380                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1381                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1382                 printk("\n");
1383         }
1384
1385         for_each_zone(zone) {
1386                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1387
1388                 if (!populated_zone(zone))
1389                         continue;
1390
1391                 show_node(zone);
1392                 printk("%s: ", zone->name);
1393
1394                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1395                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1396                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1397                         total += nr[order] << order;
1398                 }
1399                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1400                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1401                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1402                 printk("= %lukB\n", K(total));
1403         }
1404
1405         show_swap_cache_info();
1406 }
1407
1408 /*
1409  * Builds allocation fallback zone lists.
1410  *
1411  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1412  */
1413 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1414                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1415 {
1416         struct zone *zone;
1417
1418         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1419         zone_type++;
1420
1421         do {
1422                 zone_type--;
1423                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1424                 if (populated_zone(zone)) {
1425                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1426                         check_highest_zone(zone_type);
1427                 }
1428
1429         } while (zone_type);
1430         return nr_zones;
1431 }
1432
1433 #ifdef CONFIG_NUMA
1434 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1435 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1436 /**
1437  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1438  * @node: node whose fallback list we're appending
1439  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1440  *
1441  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1442  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1443  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1444  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1445  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1446  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1447  * on them otherwise.
1448  * It returns -1 if no node is found.
1449  */
1450 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1451 {
1452         int n, val;
1453         int min_val = INT_MAX;
1454         int best_node = -1;
1455
1456         /* Use the local node if we haven't already */
1457         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1458                 node_set(node, *used_node_mask);
1459                 return node;
1460         }
1461
1462         for_each_online_node(n) {
1463                 cpumask_t tmp;
1464
1465                 /* Don't want a node to appear more than once */
1466                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1467                         continue;
1468
1469                 /* Use the distance array to find the distance */
1470                 val = node_distance(node, n);
1471
1472                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1473                 val += (n < node);
1474
1475                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1476                 tmp = node_to_cpumask(n);
1477                 if (!cpus_empty(tmp))
1478                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1479
1480                 /* Slight preference for less loaded node */
1481                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1482                 val += node_load[n];
1483
1484                 if (val < min_val) {
1485                         min_val = val;
1486                         best_node = n;
1487                 }
1488         }
1489
1490         if (best_node >= 0)
1491                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1492
1493         return best_node;
1494 }
1495
1496 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1497 {
1498         int j, node, local_node;
1499         enum zone_type i;
1500         int prev_node, load;
1501         struct zonelist *zonelist;
1502         nodemask_t used_mask;
1503
1504         /* initialize zonelists */
1505         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1506                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1507                 zonelist->zones[0] = NULL;
1508         }
1509
1510         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1511         local_node = pgdat->node_id;
1512         load = num_online_nodes();
1513         prev_node = local_node;
1514         nodes_clear(used_mask);
1515         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1516                 int distance = node_distance(local_node, node);
1517
1518                 /*
1519                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1520                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1521                  */
1522                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1523                         zone_reclaim_mode = 1;
1524
1525                 /*
1526                  * We don't want to pressure a particular node.
1527                  * So adding penalty to the first node in same
1528                  * distance group to make it round-robin.
1529                  */
1530
1531                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1532                         node_load[node] += load;
1533                 prev_node = node;
1534                 load--;
1535                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1536                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1537                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1538
1539                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1540                         zonelist->zones[j] = NULL;
1541                 }
1542         }
1543 }
1544
1545 #else   /* CONFIG_NUMA */
1546
1547 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1548 {
1549         int node, local_node;
1550         enum zone_type i,j;
1551
1552         local_node = pgdat->node_id;
1553         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1554                 struct zonelist *zonelist;
1555
1556                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1557
1558                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
1559                 /*
1560                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1561                  * of all the other nodes.
1562                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1563                  * building the zones for node N, we make sure that the
1564                  * zones coming right after the local ones are those from
1565                  * node N+1 (modulo N)
1566                  */
1567                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1568                         if (!node_online(node))
1569                                 continue;
1570                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1571                 }
1572                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1573                         if (!node_online(node))
1574                                 continue;
1575                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1576                 }
1577
1578                 zonelist->zones[j] = NULL;
1579         }
1580 }
1581
1582 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1583
1584 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1585 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1586 {
1587         int nid;
1588         for_each_online_node(nid)
1589                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1590         return 0;
1591 }
1592
1593 void __meminit build_all_zonelists(void)
1594 {
1595         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1596                 __build_all_zonelists(NULL);
1597                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1598         } else {
1599                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1600                    of zonelist */
1601                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1602                 /* cpuset refresh routine should be here */
1603         }
1604         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1605         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1606                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1607 }
1608
1609 /*
1610  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1611  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1612  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1613  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1614  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1615  * conservative, even though it seems large.
1616  *
1617  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1618  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1619  */
1620 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1621
1622 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1623 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1624 {
1625         unsigned long size = 1;
1626
1627         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1628
1629         while (size < pages)
1630                 size <<= 1;
1631
1632         /*
1633          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1634          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1635          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1636          */
1637         size = min(size, 4096UL);
1638
1639         return max(size, 4UL);
1640 }
1641 #else
1642 /*
1643  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1644  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1645  *
1646  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1647  *
1648  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1649  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1650  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1651  *
1652  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1653  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1654  *
1655  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1656  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1657  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1658  */
1659 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1660 {
1661         return 4096UL;
1662 }
1663 #endif
1664
1665 /*
1666  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1667  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1668  * hash function before the remainder is taken.
1669  */
1670 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1671 {
1672         return ffz(~size);
1673 }
1674
1675 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1676
1677 /*
1678  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1679  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1680  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1681  */
1682 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1683                 unsigned long start_pfn)
1684 {
1685         struct page *page;
1686         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1687         unsigned long pfn;
1688
1689         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1690                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1691                         continue;
1692                 page = pfn_to_page(pfn);
1693                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1694                 init_page_count(page);
1695                 reset_page_mapcount(page);
1696                 SetPageReserved(page);
1697                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1698 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1699                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1700                 if (!is_highmem_idx(zone))
1701                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1702 #endif
1703         }
1704 }
1705
1706 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1707                                 unsigned long size)
1708 {
1709         int order;
1710         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1711                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1712                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1713         }
1714 }
1715
1716 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1717 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, enum zone_type zid,
1718                 unsigned long pfn, unsigned long size)
1719 {
1720         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1721         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1722
1723         if (FLAGS_HAS_NODE)
1724                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1725         else
1726                 for (; snum <= end; snum++)
1727                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1728 }
1729
1730 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1731 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1732         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1733 #endif
1734
1735 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1736 {
1737         int batch;
1738
1739         /*
1740          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1741          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1742          *
1743          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1744          */
1745         batch = zone->present_pages / 1024;
1746         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1747                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1748         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1749         if (batch < 1)
1750                 batch = 1;
1751
1752         /*
1753          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1754          * of 2 value was found to be more likely to have
1755          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1756          *
1757          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1758          * batches of pages, one task can end up with a lot
1759          * of pages of one half of the possible page colors
1760          * and the other with pages of the other colors.
1761          */
1762         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1763
1764         return batch;
1765 }
1766
1767 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1768 {
1769         struct per_cpu_pages *pcp;
1770
1771         memset(p, 0, sizeof(*p));
1772
1773         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1774         pcp->count = 0;
1775         pcp->high = 6 * batch;
1776         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1777         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1778
1779         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1780         pcp->count = 0;
1781         pcp->high = 2 * batch;
1782         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1783         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1784 }
1785
1786 /*
1787  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1788  * to the value high for the pageset p.
1789  */
1790
1791 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1792                                 unsigned long high)
1793 {
1794         struct per_cpu_pages *pcp;
1795
1796         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1797         pcp->high = high;
1798         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1799         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1800                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1801 }
1802
1803
1804 #ifdef CONFIG_NUMA
1805 /*
1806  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1807  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1808  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1809  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1810  * with interrupts disabled.
1811  *
1812  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1813  *
1814  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1815  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1816  * hotplugged processors.
1817  *
1818  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1819  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1820  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1821  */
1822 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1823
1824 /*
1825  * Dynamically allocate memory for the
1826  * per cpu pageset array in struct zone.
1827  */
1828 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1829 {
1830         struct zone *zone, *dzone;
1831
1832         for_each_zone(zone) {
1833
1834                 if (!populated_zone(zone))
1835                         continue;
1836
1837                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1838                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1839                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1840                         goto bad;
1841
1842                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1843
1844                 if (percpu_pagelist_fraction)
1845                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1846                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1847         }
1848
1849         return 0;
1850 bad:
1851         for_each_zone(dzone) {
1852                 if (dzone == zone)
1853                         break;
1854                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1855                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1856         }
1857         return -ENOMEM;
1858 }
1859
1860 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1861 {
1862         struct zone *zone;
1863
1864         for_each_zone(zone) {
1865                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1866
1867                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1868                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1869                         kfree(pset);
1870                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1871         }
1872 }
1873
1874 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1875                 unsigned long action,
1876                 void *hcpu)
1877 {
1878         int cpu = (long)hcpu;
1879         int ret = NOTIFY_OK;
1880
1881         switch (action) {
1882                 case CPU_UP_PREPARE:
1883                         if (process_zones(cpu))
1884                                 ret = NOTIFY_BAD;
1885                         break;
1886                 case CPU_UP_CANCELED:
1887                 case CPU_DEAD:
1888                         free_zone_pagesets(cpu);
1889                         break;
1890                 default:
1891                         break;
1892         }
1893         return ret;
1894 }
1895
1896 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1897         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1898
1899 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1900 {
1901         int err;
1902
1903         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1904          * A cpuup callback will do this for every cpu
1905          * as it comes online
1906          */
1907         err = process_zones(smp_processor_id());
1908         BUG_ON(err);
1909         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1910 }
1911
1912 #endif
1913
1914 static __meminit
1915 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1916 {
1917         int i;
1918         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1919         size_t alloc_size;
1920
1921         /*
1922          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1923          * per zone.
1924          */
1925         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1926                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1927         zone->wait_table_bits =
1928                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1929         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1930                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1931
1932         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1933                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1934                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1935         } else {
1936                 /*
1937                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1938                  * via memory hot-add.
1939                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1940                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1941                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1942                  * node itself as well.
1943                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1944                  * necessary.
1945                  */
1946                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1947         }
1948         if (!zone->wait_table)
1949                 return -ENOMEM;
1950
1951         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1952                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1953
1954         return 0;
1955 }
1956
1957 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1958 {
1959         int cpu;
1960         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1961
1962         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1963 #ifdef CONFIG_NUMA
1964                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1965                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1966                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1967 #else
1968                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1969 #endif
1970         }
1971         if (zone->present_pages)
1972                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1973                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1974 }
1975
1976 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1977                                         unsigned long zone_start_pfn,
1978                                         unsigned long size)
1979 {
1980         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1981         int ret;
1982         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1983         if (ret)
1984                 return ret;
1985         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1986
1987         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1988
1989         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1990
1991         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1992
1993         return 0;
1994 }
1995
1996 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
1997 /*
1998  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
1999  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
2000  */
2001 static int __init first_active_region_index_in_nid(int nid)
2002 {
2003         int i;
2004
2005         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2006                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2007                         return i;
2008
2009         return -1;
2010 }
2011
2012 /*
2013  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2014  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardles of node
2015  */
2016 static int __init next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2017 {
2018         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2019                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2020                         return index;
2021
2022         return -1;
2023 }
2024
2025 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2026 /*
2027  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2028  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2029  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2030  * alternative
2031  */
2032 int __init early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2033 {
2034         int i;
2035
2036         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2037                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2038                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2039
2040                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2041                         return early_node_map[i].nid;
2042         }
2043
2044         return 0;
2045 }
2046 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2047
2048 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2049 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2050         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2051                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2052
2053 /**
2054  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2055  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
2056  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
2057  *
2058  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2059  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2060  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2061  */
2062 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2063                                                 unsigned long max_low_pfn)
2064 {
2065         int i;
2066
2067         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2068                 unsigned long size_pages = 0;
2069                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2070
2071                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
2072                         continue;
2073
2074                 if (end_pfn > max_low_pfn)
2075                         end_pfn = max_low_pfn;
2076
2077                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
2078                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
2079                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
2080                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
2081         }
2082 }
2083
2084 /**
2085  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
2086  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
2087  *
2088  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2089  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2090  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
2091  */
2092 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
2093 {
2094         int i;
2095
2096         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2097                 memory_present(early_node_map[i].nid,
2098                                 early_node_map[i].start_pfn,
2099                                 early_node_map[i].end_pfn);
2100 }
2101
2102 /**
2103  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
2104  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
2105  * @start_pfn: The start pfn of the node
2106  * @end_pfn: The end pfn of the node
2107  *
2108  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
2109  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
2110  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
2111  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
2112  * be used later.
2113  */
2114 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2115 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2116                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
2117 {
2118         printk(KERN_DEBUG "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
2119                         nid, start_pfn, end_pfn);
2120
2121         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
2122         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2123                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
2124
2125         /* Update the boundaries */
2126         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
2127                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
2128         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
2129                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
2130 }
2131
2132 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
2133 static void __init account_node_boundary(unsigned int nid,
2134                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2135 {
2136         printk(KERN_DEBUG "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
2137                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
2138
2139         /* Return if boundary information has not been provided */
2140         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2141                 return;
2142
2143         /* Check the boundaries and update if necessary */
2144         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
2145                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
2146         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
2147                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
2148 }
2149 #else
2150 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2151                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
2152
2153 static void __init account_node_boundary(unsigned int nid,
2154                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
2155 #endif
2156
2157
2158 /**
2159  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
2160  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
2161  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
2162  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
2163  *
2164  * It returns the start and end page frame of a node based on information
2165  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
2166  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
2167  * PFNs will be 0.
2168  */
2169 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
2170                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2171 {
2172         int i;
2173         *start_pfn = -1UL;
2174         *end_pfn = 0;
2175
2176         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2177                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
2178                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2179         }
2180
2181         if (*start_pfn == -1UL) {
2182                 printk(KERN_WARNING "Node %u active with no memory\n", nid);
2183                 *start_pfn = 0;
2184         }
2185
2186         /* Push the node boundaries out if requested */
2187         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
2188 }
2189
2190 /*
2191  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
2192  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
2193  */
2194 unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2195                                         unsigned long zone_type,
2196                                         unsigned long *ignored)
2197 {
2198         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2199         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2200
2201         /* Get the start and end of the node and zone */
2202         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2203         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
2204         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
2205
2206         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
2207         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
2208                 return 0;
2209
2210         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
2211         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
2212         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
2213
2214         /* Return the spanned pages */
2215         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
2216 }
2217
2218 /*
2219  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
2220  * then all holes in the requested range will be accounted for.
2221  */
2222 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
2223                                 unsigned long range_start_pfn,
2224                                 unsigned long range_end_pfn)
2225 {
2226         int i = 0;
2227         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
2228         unsigned long start_pfn;
2229
2230         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
2231         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
2232         if (i == -1)
2233                 return 0;
2234
2235         /* Account for ranges before physical memory on this node */
2236         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
2237                 hole_pages = early_node_map[i].start_pfn - range_start_pfn;
2238
2239         prev_end_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2240
2241         /* Find all holes for the zone within the node */
2242         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
2243
2244                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
2245                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
2246                         break;
2247
2248                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
2249                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
2250                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
2251
2252                 /* Update the hole size cound and move on */
2253                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
2254                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
2255                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
2256                 }
2257                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2258         }
2259
2260         /* Account for ranges past physical memory on this node */
2261         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
2262                 hole_pages = range_end_pfn -
2263                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
2264
2265         return hole_pages;
2266 }
2267
2268 /**
2269  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
2270  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
2271  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
2272  *
2273  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
2274  */
2275 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
2276                                                         unsigned long end_pfn)
2277 {
2278         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
2279 }
2280
2281 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
2282 unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
2283                                         unsigned long zone_type,
2284                                         unsigned long *ignored)
2285 {
2286         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2287         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2288
2289         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2290         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
2291                                                         node_start_pfn);
2292         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
2293                                                         node_end_pfn);
2294
2295         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
2296 }
2297
2298 #else
2299 static inline unsigned long zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2300                                         unsigned long zone_type,
2301                                         unsigned long *zones_size)
2302 {
2303         return zones_size[zone_type];
2304 }
2305
2306 static inline unsigned long zone_absent_pages_in_node(int nid,
2307                                                 unsigned long zone_type,
2308                                                 unsigned long *zholes_size)
2309 {
2310         if (!zholes_size)
2311                 return 0;
2312
2313         return zholes_size[zone_type];
2314 }
2315
2316 #endif
2317
2318 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
2319                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2320 {
2321         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
2322         enum zone_type i;
2323
2324         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2325                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2326                                                                 zones_size);
2327         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
2328
2329         realtotalpages = totalpages;
2330         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2331                 realtotalpages -=
2332                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2333                                                                 zholes_size);
2334         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
2335         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
2336                                                         realtotalpages);
2337 }
2338
2339 /*
2340  * Set up the zone data structures:
2341  *   - mark all pages reserved
2342  *   - mark all memory queues empty
2343  *   - clear the memory bitmaps
2344  */
2345 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2346                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2347 {
2348         enum zone_type j;
2349         int nid = pgdat->node_id;
2350         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2351         int ret;
2352
2353         pgdat_resize_init(pgdat);
2354         pgdat->nr_zones = 0;
2355         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2356         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2357         
2358         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2359                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2360                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
2361
2362                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
2363                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
2364                                                                 zholes_size);
2365
2366                 /*
2367                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
2368                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
2369                  * and per-cpu initialisations
2370                  */
2371                 memmap_pages = (size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
2372                 if (realsize >= memmap_pages) {
2373                         realsize -= memmap_pages;
2374                         printk(KERN_DEBUG
2375                                 "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
2376                                 zone_names[j], memmap_pages);
2377                 } else
2378                         printk(KERN_WARNING
2379                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
2380                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
2381
2382                 /* Account for reserved DMA pages */
2383                 if (j == ZONE_DMA && realsize > dma_reserve) {
2384                         realsize -= dma_reserve;
2385                         printk(KERN_DEBUG "  DMA zone: %lu pages reserved\n",
2386                                                                 dma_reserve);
2387                 }
2388
2389                 if (!is_highmem_idx(j))
2390                         nr_kernel_pages += realsize;
2391                 nr_all_pages += realsize;
2392
2393                 zone->spanned_pages = size;
2394                 zone->present_pages = realsize;
2395 #ifdef CONFIG_NUMA
2396                 zone->node = nid;
2397                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2398                                                 / 100;
2399                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2400 #endif
2401                 zone->name = zone_names[j];
2402                 spin_lock_init(&zone->lock);
2403                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2404                 zone_seqlock_init(zone);
2405                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2406                 zone->free_pages = 0;
2407
2408                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2409
2410                 zone_pcp_init(zone);
2411                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2412                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2413                 zone->nr_scan_active = 0;
2414                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2415                 zone->nr_active = 0;
2416                 zone->nr_inactive = 0;
2417                 zap_zone_vm_stats(zone);
2418                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2419                 if (!size)
2420                         continue;
2421
2422                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2423                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2424                 BUG_ON(ret);
2425                 zone_start_pfn += size;
2426         }
2427 }
2428
2429 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2430 {
2431         /* Skip empty nodes */
2432         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2433                 return;
2434
2435 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2436         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2437         if (!pgdat->node_mem_map) {
2438                 unsigned long size, start, end;
2439                 struct page *map;
2440
2441                 /*
2442                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2443                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2444                  * for the buddy allocator to function correctly.
2445                  */
2446                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2447                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2448                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2449                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2450                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2451                 if (!map)
2452                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2453                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2454         }
2455 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2456         /*
2457          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2458          */
2459         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
2460                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2461 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2462                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
2463                         mem_map -= pgdat->node_start_pfn;
2464 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
2465         }
2466 #endif
2467 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2468 }
2469
2470 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2471                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2472                 unsigned long *zholes_size)
2473 {
2474         pgdat->node_id = nid;
2475         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2476         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2477
2478         alloc_node_mem_map(pgdat);
2479
2480         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2481 }
2482
2483 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2484 /**
2485  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
2486  * @nid: The node ID the range resides on
2487  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
2488  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
2489  *
2490  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
2491  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
2492  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
2493  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
2494  * the range being registered will be merged with existing ranges.
2495  */
2496 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
2497                                                 unsigned long end_pfn)
2498 {
2499         int i;
2500
2501         printk(KERN_DEBUG "Entering add_active_range(%d, %lu, %lu) "
2502                           "%d entries of %d used\n",
2503                           nid, start_pfn, end_pfn,
2504                           nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
2505
2506         /* Merge with existing active regions if possible */
2507         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2508                 if (early_node_map[i].nid != nid)
2509                         continue;
2510
2511                 /* Skip if an existing region covers this new one */
2512                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
2513                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
2514                         return;
2515
2516                 /* Merge forward if suitable */
2517                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
2518                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
2519                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
2520                         return;
2521                 }
2522
2523                 /* Merge backward if suitable */
2524                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
2525                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
2526                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
2527                         return;
2528                 }
2529         }
2530
2531         /* Check that early_node_map is large enough */
2532         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
2533                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
2534                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
2535                 return;
2536         }
2537
2538         early_node_map[i].nid = nid;
2539         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
2540         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
2541         nr_nodemap_entries = i + 1;
2542 }
2543
2544 /**
2545  * shrink_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
2546  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
2547  * @old_end_pfn: The old end PFN of the range
2548  * @new_end_pfn: The new PFN of the range
2549  *
2550  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
2551  * The map is kept at the end physical page range that has already been
2552  * registered with add_active_range(). This function allows an arch to shrink
2553  * an existing registered range.
2554  */
2555 void __init shrink_active_range(unsigned int nid, unsigned long old_end_pfn,
2556                                                 unsigned long new_end_pfn)
2557 {
2558         int i;
2559
2560         /* Find the old active region end and shrink */
2561         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2562                 if (early_node_map[i].end_pfn == old_end_pfn) {
2563                         early_node_map[i].end_pfn = new_end_pfn;
2564                         break;
2565                 }
2566 }
2567
2568 /**
2569  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
2570  *
2571  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
2572  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
2573  * all currently registered regions.
2574  */
2575 void __init remove_all_active_ranges(void)
2576 {
2577         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
2578         nr_nodemap_entries = 0;
2579 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2580         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
2581         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
2582 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
2583 }
2584
2585 /* Compare two active node_active_regions */
2586 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
2587 {
2588         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
2589         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
2590
2591         /* Done this way to avoid overflows */
2592         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
2593                 return 1;
2594         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
2595                 return -1;
2596
2597         return 0;
2598 }
2599
2600 /* sort the node_map by start_pfn */
2601 static void __init sort_node_map(void)
2602 {
2603         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
2604                         sizeof(struct node_active_region),
2605                         cmp_node_active_region, NULL);
2606 }
2607
2608 /* Find the lowest pfn for a node. This depends on a sorted early_node_map */
2609 unsigned long __init find_min_pfn_for_node(unsigned long nid)
2610 {
2611         int i;
2612
2613         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
2614         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2615                 return early_node_map[i].start_pfn;
2616
2617         printk(KERN_WARNING "Could not find start_pfn for node %lu\n", nid);
2618         return 0;
2619 }
2620
2621 /**
2622  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
2623  *
2624  * It returns the minimum PFN based on information provided via
2625  * add_active_range().
2626  */
2627 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
2628 {
2629         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
2630 }
2631
2632 /**
2633  * find_max_pfn_with_active_regions - Find the maximum PFN registered
2634  *
2635  * It returns the maximum PFN based on information provided via
2636  * add_active_range().
2637  */
2638 unsigned long __init find_max_pfn_with_active_regions(void)
2639 {
2640         int i;
2641         unsigned long max_pfn = 0;
2642
2643         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2644                 max_pfn = max(max_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2645
2646         return max_pfn;
2647 }
2648
2649 /**
2650  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
2651  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
2652  *
2653  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
2654  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
2655  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
2656  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
2657  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
2658  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
2659  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
2660  * at arch_max_dma_pfn.
2661  */
2662 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
2663 {
2664         unsigned long nid;
2665         enum zone_type i;
2666
2667         /* Record where the zone boundaries are */
2668         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
2669                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
2670         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
2671                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
2672         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
2673         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
2674         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2675                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
2676                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
2677                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
2678                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
2679         }
2680
2681         /* Regions in the early_node_map can be in any order */
2682         sort_node_map();
2683
2684         /* Print out the zone ranges */
2685         printk("Zone PFN ranges:\n");
2686         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2687                 printk("  %-8s %8lu -> %8lu\n",
2688                                 zone_names[i],
2689                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
2690                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
2691
2692         /* Print out the early_node_map[] */
2693         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
2694         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2695                 printk("  %3d: %8lu -> %8lu\n", early_node_map[i].nid,
2696                                                 early_node_map[i].start_pfn,
2697                                                 early_node_map[i].end_pfn);
2698
2699         /* Initialise every node */
2700         for_each_online_node(nid) {
2701                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2702                 free_area_init_node(nid, pgdat, NULL,
2703                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
2704         }
2705 }
2706 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
2707
2708 /**
2709  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
2710  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
2711  *
2712  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
2713  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
2714  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
2715  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
2716  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
2717  * smaller per-cpu batchsize.
2718  */
2719 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
2720 {
2721         dma_reserve = new_dma_reserve;
2722 }
2723
2724 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2725 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2726 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2727
2728 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2729 #endif
2730
2731 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2732 {
2733         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2734                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2735 }
2736
2737 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2738 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2739                                  unsigned long action, void *hcpu)
2740 {
2741         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2742
2743         if (action == CPU_DEAD) {
2744                 local_irq_disable();
2745                 __drain_pages(cpu);
2746                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2747                 local_irq_enable();
2748                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2749         }
2750         return NOTIFY_OK;
2751 }
2752 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2753
2754 void __init page_alloc_init(void)
2755 {
2756         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2757 }
2758
2759 /*
2760  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2761  *      or min_free_kbytes changes.
2762  */
2763 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2764 {
2765         struct pglist_data *pgdat;
2766         unsigned long reserve_pages = 0;
2767         enum zone_type i, j;
2768
2769         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2770                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2771                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2772                         unsigned long max = 0;
2773
2774                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2775                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2776                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2777                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2778                         }
2779
2780                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2781                         max += zone->pages_high;
2782
2783                         if (max > zone->present_pages)
2784                                 max = zone->present_pages;
2785                         reserve_pages += max;
2786                 }
2787         }
2788         totalreserve_pages = reserve_pages;
2789 }
2790
2791 /*
2792  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2793  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2794  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2795  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2796  */
2797 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2798 {
2799         struct pglist_data *pgdat;
2800         enum zone_type j, idx;
2801
2802         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2803                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2804                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2805                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2806
2807                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2808
2809                         idx = j;
2810                         while (idx) {
2811                                 struct zone *lower_zone;
2812
2813                                 idx--;
2814
2815                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2816                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2817
2818                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2819                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2820                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2821                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2822                         }
2823                 }
2824         }
2825
2826         /* update totalreserve_pages */
2827         calculate_totalreserve_pages();
2828 }
2829
2830 /**
2831  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
2832  *
2833  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
2834  * with respect to min_free_kbytes.
2835  */
2836 void setup_per_zone_pages_min(void)
2837 {
2838         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2839         unsigned long lowmem_pages = 0;
2840         struct zone *zone;
2841         unsigned long flags;
2842
2843         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2844         for_each_zone(zone) {
2845                 if (!is_highmem(zone))
2846                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2847         }
2848
2849         for_each_zone(zone) {
2850                 u64 tmp;
2851
2852                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2853                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2854                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2855                 if (is_highmem(zone)) {
2856                         /*
2857                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2858                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2859                          * value here.
2860                          *
2861                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2862                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2863                          * not be capped for highmem.
2864                          */
2865                         int min_pages;
2866
2867                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2868                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2869                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2870                         if (min_pages > 128)
2871                                 min_pages = 128;
2872                         zone->pages_min = min_pages;
2873                 } else {
2874                         /*
2875                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2876                          * proportionate to the zone's size.
2877                          */
2878                         zone->pages_min = tmp;
2879                 }
2880
2881                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2882                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2883                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2884         }
2885
2886         /* update totalreserve_pages */
2887         calculate_totalreserve_pages();
2888 }
2889
2890 /*
2891  * Initialise min_free_kbytes.
2892  *
2893  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2894  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2895  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2896  *
2897  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2898  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2899  *
2900  * which yields
2901  *
2902  * 16MB:        512k
2903  * 32MB:        724k
2904  * 64MB:        1024k
2905  * 128MB:       1448k
2906  * 256MB:       2048k
2907  * 512MB:       2896k
2908  * 1024MB:      4096k
2909  * 2048MB:      5792k
2910  * 4096MB:      8192k
2911  * 8192MB:      11584k
2912  * 16384MB:     16384k
2913  */
2914 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2915 {
2916         unsigned long lowmem_kbytes;
2917
2918         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2919
2920         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2921         if (min_free_kbytes < 128)
2922                 min_free_kbytes = 128;
2923         if (min_free_kbytes > 65536)
2924                 min_free_kbytes = 65536;
2925         setup_per_zone_pages_min();
2926         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2927         return 0;
2928 }
2929 module_init(init_per_zone_pages_min)
2930
2931 /*
2932  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2933  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2934  *      changes.
2935  */
2936 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2937         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2938 {
2939         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2940         setup_per_zone_pages_min();
2941         return 0;
2942 }
2943
2944 #ifdef CONFIG_NUMA
2945 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2946         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2947 {
2948         struct zone *zone;
2949         int rc;
2950
2951         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2952         if (rc)
2953                 return rc;
2954
2955         for_each_zone(zone)
2956                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
2957                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2958         return 0;
2959 }
2960
2961 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2962         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2963 {
2964         struct zone *zone;
2965         int rc;
2966
2967         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2968         if (rc)
2969                 return rc;
2970
2971         for_each_zone(zone)
2972                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
2973                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2974         return 0;
2975 }
2976 #endif
2977
2978 /*
2979  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2980  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2981  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2982  *
2983  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2984  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2985  * if in function of the boot time zone sizes.
2986  */
2987 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2988         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2989 {
2990         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2991         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2992         return 0;
2993 }
2994
2995 /*
2996  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2997  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2998  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2999  */
3000
3001 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
3002         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
3003 {
3004         struct zone *zone;
3005         unsigned int cpu;
3006         int ret;
3007
3008         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
3009         if (!write || (ret == -EINVAL))
3010                 return ret;
3011         for_each_zone(zone) {
3012                 for_each_online_cpu(cpu) {
3013                         unsigned long  high;
3014                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
3015                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
3016                 }
3017         }
3018         return 0;
3019 }
3020
3021 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
3022
3023 #ifdef CONFIG_NUMA
3024 static int __init set_hashdist(char *str)
3025 {
3026         if (!str)
3027                 return 0;
3028         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
3029         return 1;
3030 }
3031 __setup("hashdist=", set_hashdist);
3032 #endif
3033
3034 /*
3035  * allocate a large system hash table from bootmem
3036  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
3037  *   quantity of entries
3038  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
3039  */
3040 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
3041                                      unsigned long bucketsize,
3042                                      unsigned long numentries,
3043                                      int scale,
3044                                      int flags,
3045                                      unsigned int *_hash_shift,
3046                                      unsigned int *_hash_mask,
3047                                      unsigned long limit)
3048 {
3049         unsigned long long max = limit;
3050         unsigned long log2qty, size;
3051         void *table = NULL;
3052
3053         /* allow the kernel cmdline to have a say */
3054         if (!numentries) {
3055                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
3056                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
3057                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
3058                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
3059                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
3060
3061                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
3062                 if (scale > PAGE_SHIFT)
3063                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
3064                 else
3065                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
3066         }
3067         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
3068
3069         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
3070         if (max == 0) {
3071                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
3072                 do_div(max, bucketsize);
3073         }
3074
3075         if (numentries > max)
3076                 numentries = max;
3077
3078         log2qty = long_log2(numentries);
3079
3080         do {
3081                 size = bucketsize << log2qty;
3082                 if (flags & HASH_EARLY)
3083                         table = alloc_bootmem(size);
3084                 else if (hashdist)
3085                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
3086                 else {
3087                         unsigned long order;
3088                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
3089                                 ;
3090                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
3091                 }
3092         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
3093
3094         if (!table)
3095                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
3096
3097         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
3098                tablename,
3099                (1U << log2qty),
3100                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
3101                size);
3102
3103         if (_hash_shift)
3104                 *_hash_shift = log2qty;
3105         if (_hash_mask)
3106                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
3107
3108         return table;
3109 }
3110
3111 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
3112 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
3113 {
3114         return __pfn_to_page(pfn);
3115 }
3116 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
3117 {
3118         return __page_to_pfn(page);
3119 }
3120 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
3121 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
3122 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */