tracing, page-allocator: add trace event for page traffic related to the buddy lists
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51 #include <trace/events/kmem.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55 #include "internal.h"
56
57 /*
58  * Array of node states.
59  */
60 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
61         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
62         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifndef CONFIG_NUMA
64         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
66         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif
68         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
69 #endif  /* NUMA */
70 };
71 EXPORT_SYMBOL(node_states);
72
73 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
74 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
75 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
76 int percpu_pagelist_fraction;
77 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
78
79 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
80 int pageblock_order __read_mostly;
81 #endif
82
83 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
84
85 /*
86  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
87  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
88  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
89  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
90  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
91  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
92  *
93  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
94  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
95  */
96 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
97 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
98          256,
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
101          256,
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
104          32,
105 #endif
106          32,
107 };
108
109 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
110
111 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
112 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
113          "DMA",
114 #endif
115 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
116          "DMA32",
117 #endif
118          "Normal",
119 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
120          "HighMem",
121 #endif
122          "Movable",
123 };
124
125 int min_free_kbytes = 1024;
126
127 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
128 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
129 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
130
131 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
132   /*
133    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
134    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
135    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
136    * so the number of times add_active_range() can be called is
137    * related to the number of nodes and the number of holes
138    */
139   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
140     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
141     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
142   #else
143     #if MAX_NUMNODES >= 32
144       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
145       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
146     #else
147       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
148       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
149     #endif
150   #endif
151
152   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
153   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
156   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
157   static unsigned long __initdata required_movablecore;
158   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
159
160   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
161   int movable_zone;
162   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
163 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
164
165 #if MAX_NUMNODES > 1
166 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
167 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
168 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
169 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
170 #endif
171
172 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
173
174 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
175 {
176
177         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
178                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
179
180         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
181                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
182 }
183
184 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
185
186 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
187 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
188 {
189         int ret = 0;
190         unsigned seq;
191         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
192
193         do {
194                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
195                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
196                         ret = 1;
197                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
198                         ret = 1;
199         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
200
201         return ret;
202 }
203
204 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
205 {
206         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
207                 return 0;
208         if (zone != page_zone(page))
209                 return 0;
210
211         return 1;
212 }
213 /*
214  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
215  */
216 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
217 {
218         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
219                 return 1;
220         if (!page_is_consistent(zone, page))
221                 return 1;
222
223         return 0;
224 }
225 #else
226 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
227 {
228         return 0;
229 }
230 #endif
231
232 static void bad_page(struct page *page)
233 {
234         static unsigned long resume;
235         static unsigned long nr_shown;
236         static unsigned long nr_unshown;
237
238         /*
239          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
240          * or allow a steady drip of one report per second.
241          */
242         if (nr_shown == 60) {
243                 if (time_before(jiffies, resume)) {
244                         nr_unshown++;
245                         goto out;
246                 }
247                 if (nr_unshown) {
248                         printk(KERN_ALERT
249                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
250                                 nr_unshown);
251                         nr_unshown = 0;
252                 }
253                 nr_shown = 0;
254         }
255         if (nr_shown++ == 0)
256                 resume = jiffies + 60 * HZ;
257
258         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
259                 current->comm, page_to_pfn(page));
260         printk(KERN_ALERT
261                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
262                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
263                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
264
265         dump_stack();
266 out:
267         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
268         __ClearPageBuddy(page);
269         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
270 }
271
272 /*
273  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
274  *
275  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
276  *
277  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
278  *
279  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
280  * the head page (even the head page has this).
281  *
282  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
283  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
284  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
285  */
286
287 static void free_compound_page(struct page *page)
288 {
289         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
290 }
291
292 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
293 {
294         int i;
295         int nr_pages = 1 << order;
296
297         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
298         set_compound_order(page, order);
299         __SetPageHead(page);
300         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
301                 struct page *p = page + i;
302
303                 __SetPageTail(p);
304                 p->first_page = page;
305         }
306 }
307
308 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
309 {
310         int i;
311         int nr_pages = 1 << order;
312         int bad = 0;
313
314         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
315             unlikely(!PageHead(page))) {
316                 bad_page(page);
317                 bad++;
318         }
319
320         __ClearPageHead(page);
321
322         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
323                 struct page *p = page + i;
324
325                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
326                         bad_page(page);
327                         bad++;
328                 }
329                 __ClearPageTail(p);
330         }
331
332         return bad;
333 }
334
335 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
336 {
337         int i;
338
339         /*
340          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
341          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
342          */
343         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
344         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
345                 clear_highpage(page + i);
346 }
347
348 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
349 {
350         set_page_private(page, order);
351         __SetPageBuddy(page);
352 }
353
354 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
355 {
356         __ClearPageBuddy(page);
357         set_page_private(page, 0);
358 }
359
360 /*
361  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
362  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
363  *
364  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
365  * the following equation:
366  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
367  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
368  * 1 buddy is #10:
369  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
370  *
371  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
372  * satisfies the following equation:
373  *     P = B & ~(1 << O)
374  *
375  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
376  */
377 static inline struct page *
378 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
379 {
380         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
381
382         return page + (buddy_idx - page_idx);
383 }
384
385 static inline unsigned long
386 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
387 {
388         return (page_idx & ~(1 << order));
389 }
390
391 /*
392  * This function checks whether a page is free && is the buddy
393  * we can do coalesce a page and its buddy if
394  * (a) the buddy is not in a hole &&
395  * (b) the buddy is in the buddy system &&
396  * (c) a page and its buddy have the same order &&
397  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
398  *
399  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
400  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
401  *
402  * For recording page's order, we use page_private(page).
403  */
404 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
405                                                                 int order)
406 {
407         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
408                 return 0;
409
410         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
411                 return 0;
412
413         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
414                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
415                 return 1;
416         }
417         return 0;
418 }
419
420 /*
421  * Freeing function for a buddy system allocator.
422  *
423  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
424  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
425  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
426  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
427  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
428  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
429  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
430  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
431  * parts of the VM system.
432  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
433  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
434  * order is recorded in page_private(page) field.
435  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
436  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
437  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
438  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
439  * triggers coalescing into a block of larger size.            
440  *
441  * -- wli
442  */
443
444 static inline void __free_one_page(struct page *page,
445                 struct zone *zone, unsigned int order,
446                 int migratetype)
447 {
448         unsigned long page_idx;
449
450         if (unlikely(PageCompound(page)))
451                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
452                         return;
453
454         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
455
456         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
457
458         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
459         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
460
461         while (order < MAX_ORDER-1) {
462                 unsigned long combined_idx;
463                 struct page *buddy;
464
465                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
466                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
467                         break;
468
469                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
470                 list_del(&buddy->lru);
471                 zone->free_area[order].nr_free--;
472                 rmv_page_order(buddy);
473                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
474                 page = page + (combined_idx - page_idx);
475                 page_idx = combined_idx;
476                 order++;
477         }
478         set_page_order(page, order);
479         list_add(&page->lru,
480                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
481         zone->free_area[order].nr_free++;
482 }
483
484 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
485 /*
486  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
487  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
488  * free_pages_check() will verify...
489  */
490 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
491 {
492         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
493         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
494 }
495 #else
496 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
497 #endif
498
499 static inline int free_pages_check(struct page *page)
500 {
501         if (unlikely(page_mapcount(page) |
502                 (page->mapping != NULL)  |
503                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
504                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
505                 bad_page(page);
506                 return 1;
507         }
508         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
509                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
510         return 0;
511 }
512
513 /*
514  * Frees a list of pages. 
515  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
516  * count is the number of pages to free.
517  *
518  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
519  * see if this freeing clears that state.
520  *
521  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
522  * pinned" detection logic.
523  */
524 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
525                                         struct list_head *list, int order)
526 {
527         spin_lock(&zone->lock);
528         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
529         zone->pages_scanned = 0;
530
531         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
532         while (count--) {
533                 struct page *page;
534
535                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
536                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
537                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
538                 list_del(&page->lru);
539                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, order, page_private(page));
540                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
541         }
542         spin_unlock(&zone->lock);
543 }
544
545 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
546                                 int migratetype)
547 {
548         spin_lock(&zone->lock);
549         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
550         zone->pages_scanned = 0;
551
552         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
553         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
554         spin_unlock(&zone->lock);
555 }
556
557 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
558 {
559         unsigned long flags;
560         int i;
561         int bad = 0;
562         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
563
564         kmemcheck_free_shadow(page, order);
565
566         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
567                 bad += free_pages_check(page + i);
568         if (bad)
569                 return;
570
571         if (!PageHighMem(page)) {
572                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
573                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
574                                            PAGE_SIZE << order);
575         }
576         arch_free_page(page, order);
577         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
578
579         local_irq_save(flags);
580         if (unlikely(wasMlocked))
581                 free_page_mlock(page);
582         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
583         free_one_page(page_zone(page), page, order,
584                                         get_pageblock_migratetype(page));
585         local_irq_restore(flags);
586 }
587
588 /*
589  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
590  */
591 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
592 {
593         if (order == 0) {
594                 __ClearPageReserved(page);
595                 set_page_count(page, 0);
596                 set_page_refcounted(page);
597                 __free_page(page);
598         } else {
599                 int loop;
600
601                 prefetchw(page);
602                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
603                         struct page *p = &page[loop];
604
605                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
606                                 prefetchw(p + 1);
607                         __ClearPageReserved(p);
608                         set_page_count(p, 0);
609                 }
610
611                 set_page_refcounted(page);
612                 __free_pages(page, order);
613         }
614 }
615
616
617 /*
618  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
619  * Please do not alter this order without good reasons and regression
620  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
621  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
622  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
623  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
624  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
625  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
626  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
627  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
628  *
629  * -- wli
630  */
631 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
632         int low, int high, struct free_area *area,
633         int migratetype)
634 {
635         unsigned long size = 1 << high;
636
637         while (high > low) {
638                 area--;
639                 high--;
640                 size >>= 1;
641                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
642                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
643                 area->nr_free++;
644                 set_page_order(&page[size], high);
645         }
646 }
647
648 /*
649  * This page is about to be returned from the page allocator
650  */
651 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
652 {
653         if (unlikely(page_mapcount(page) |
654                 (page->mapping != NULL)  |
655                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
656                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
657                 bad_page(page);
658                 return 1;
659         }
660
661         set_page_private(page, 0);
662         set_page_refcounted(page);
663
664         arch_alloc_page(page, order);
665         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
666
667         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
668                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
669
670         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
671                 prep_compound_page(page, order);
672
673         return 0;
674 }
675
676 /*
677  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
678  * the smallest available page from the freelists
679  */
680 static inline
681 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
682                                                 int migratetype)
683 {
684         unsigned int current_order;
685         struct free_area * area;
686         struct page *page;
687
688         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
689         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
690                 area = &(zone->free_area[current_order]);
691                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
692                         continue;
693
694                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
695                                                         struct page, lru);
696                 list_del(&page->lru);
697                 rmv_page_order(page);
698                 area->nr_free--;
699                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
700                 return page;
701         }
702
703         return NULL;
704 }
705
706
707 /*
708  * This array describes the order lists are fallen back to when
709  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
710  */
711 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
712         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
713         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
714         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
715         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
716 };
717
718 /*
719  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
720  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
721  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
722  */
723 static int move_freepages(struct zone *zone,
724                           struct page *start_page, struct page *end_page,
725                           int migratetype)
726 {
727         struct page *page;
728         unsigned long order;
729         int pages_moved = 0;
730
731 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
732         /*
733          * page_zone is not safe to call in this context when
734          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
735          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
736          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
737          * grouping pages by mobility
738          */
739         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
740 #endif
741
742         for (page = start_page; page <= end_page;) {
743                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
744                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
745
746                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
747                         page++;
748                         continue;
749                 }
750
751                 if (!PageBuddy(page)) {
752                         page++;
753                         continue;
754                 }
755
756                 order = page_order(page);
757                 list_del(&page->lru);
758                 list_add(&page->lru,
759                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
760                 page += 1 << order;
761                 pages_moved += 1 << order;
762         }
763
764         return pages_moved;
765 }
766
767 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
768                                 int migratetype)
769 {
770         unsigned long start_pfn, end_pfn;
771         struct page *start_page, *end_page;
772
773         start_pfn = page_to_pfn(page);
774         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
775         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
776         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
777         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
778
779         /* Do not cross zone boundaries */
780         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
781                 start_page = page;
782         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
783                 return 0;
784
785         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
786 }
787
788 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
789                                         int start_order, int migratetype)
790 {
791         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
792
793         while (nr_pageblocks--) {
794                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
795                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
796         }
797 }
798
799 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
800 static inline struct page *
801 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
802 {
803         struct free_area * area;
804         int current_order;
805         struct page *page;
806         int migratetype, i;
807
808         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
809         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
810                                                 --current_order) {
811                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
812                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
813
814                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
815                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
816                                 continue;
817
818                         area = &(zone->free_area[current_order]);
819                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
820                                 continue;
821
822                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
823                                         struct page, lru);
824                         area->nr_free--;
825
826                         /*
827                          * If breaking a large block of pages, move all free
828                          * pages to the preferred allocation list. If falling
829                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
830                          * agressive about taking ownership of free pages
831                          */
832                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
833                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
834                                         page_group_by_mobility_disabled) {
835                                 unsigned long pages;
836                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
837                                                                 start_migratetype);
838
839                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
840                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
841                                                 page_group_by_mobility_disabled)
842                                         set_pageblock_migratetype(page,
843                                                                 start_migratetype);
844
845                                 migratetype = start_migratetype;
846                         }
847
848                         /* Remove the page from the freelists */
849                         list_del(&page->lru);
850                         rmv_page_order(page);
851
852                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
853                         if (current_order >= pageblock_order)
854                                 change_pageblock_range(page, current_order,
855                                                         start_migratetype);
856
857                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
858
859                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
860                                 start_migratetype, migratetype);
861
862                         return page;
863                 }
864         }
865
866         return NULL;
867 }
868
869 /*
870  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
871  * Call me with the zone->lock already held.
872  */
873 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
874                                                 int migratetype)
875 {
876         struct page *page;
877
878 retry_reserve:
879         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
880
881         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
882                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
883
884                 /*
885                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
886                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
887                  * and we want just one call site
888                  */
889                 if (!page) {
890                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
891                         goto retry_reserve;
892                 }
893         }
894
895         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
896         return page;
897 }
898
899 /* 
900  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
901  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
902  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
903  */
904 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
905                         unsigned long count, struct list_head *list,
906                         int migratetype, int cold)
907 {
908         int i;
909         
910         spin_lock(&zone->lock);
911         for (i = 0; i < count; ++i) {
912                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
913                 if (unlikely(page == NULL))
914                         break;
915
916                 /*
917                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
918                  * in physical page order. The page is added to the callers and
919                  * list and the list head then moves forward. From the callers
920                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
921                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
922                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
923                  * properly.
924                  */
925                 if (likely(cold == 0))
926                         list_add(&page->lru, list);
927                 else
928                         list_add_tail(&page->lru, list);
929                 set_page_private(page, migratetype);
930                 list = &page->lru;
931         }
932         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
933         spin_unlock(&zone->lock);
934         return i;
935 }
936
937 #ifdef CONFIG_NUMA
938 /*
939  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
940  * currently executing processor on remote nodes after they have
941  * expired.
942  *
943  * Note that this function must be called with the thread pinned to
944  * a single processor.
945  */
946 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
947 {
948         unsigned long flags;
949         int to_drain;
950
951         local_irq_save(flags);
952         if (pcp->count >= pcp->batch)
953                 to_drain = pcp->batch;
954         else
955                 to_drain = pcp->count;
956         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
957         pcp->count -= to_drain;
958         local_irq_restore(flags);
959 }
960 #endif
961
962 /*
963  * Drain pages of the indicated processor.
964  *
965  * The processor must either be the current processor and the
966  * thread pinned to the current processor or a processor that
967  * is not online.
968  */
969 static void drain_pages(unsigned int cpu)
970 {
971         unsigned long flags;
972         struct zone *zone;
973
974         for_each_populated_zone(zone) {
975                 struct per_cpu_pageset *pset;
976                 struct per_cpu_pages *pcp;
977
978                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
979
980                 pcp = &pset->pcp;
981                 local_irq_save(flags);
982                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
983                 pcp->count = 0;
984                 local_irq_restore(flags);
985         }
986 }
987
988 /*
989  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
990  */
991 void drain_local_pages(void *arg)
992 {
993         drain_pages(smp_processor_id());
994 }
995
996 /*
997  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
998  */
999 void drain_all_pages(void)
1000 {
1001         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1002 }
1003
1004 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1005
1006 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1007 {
1008         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1009         unsigned long flags;
1010         int order, t;
1011         struct list_head *curr;
1012
1013         if (!zone->spanned_pages)
1014                 return;
1015
1016         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1017
1018         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1019         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1020                 if (pfn_valid(pfn)) {
1021                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1022
1023                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1024                                 swsusp_unset_page_free(page);
1025                 }
1026
1027         for_each_migratetype_order(order, t) {
1028                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1029                         unsigned long i;
1030
1031                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1032                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1033                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1034                 }
1035         }
1036         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1037 }
1038 #endif /* CONFIG_PM */
1039
1040 /*
1041  * Free a 0-order page
1042  */
1043 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1044 {
1045         struct zone *zone = page_zone(page);
1046         struct per_cpu_pages *pcp;
1047         unsigned long flags;
1048         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1049
1050         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1051
1052         if (PageAnon(page))
1053                 page->mapping = NULL;
1054         if (free_pages_check(page))
1055                 return;
1056
1057         if (!PageHighMem(page)) {
1058                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1059                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1060         }
1061         arch_free_page(page, 0);
1062         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1063
1064         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1065         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1066         local_irq_save(flags);
1067         if (unlikely(wasMlocked))
1068                 free_page_mlock(page);
1069         __count_vm_event(PGFREE);
1070
1071         if (cold)
1072                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1073         else
1074                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1075         pcp->count++;
1076         if (pcp->count >= pcp->high) {
1077                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1078                 pcp->count -= pcp->batch;
1079         }
1080         local_irq_restore(flags);
1081         put_cpu();
1082 }
1083
1084 void free_hot_page(struct page *page)
1085 {
1086         trace_mm_page_free_direct(page, 0);
1087         free_hot_cold_page(page, 0);
1088 }
1089         
1090 /*
1091  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1092  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1093  * Each sub-page must be freed individually.
1094  *
1095  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1096  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1097  */
1098 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1099 {
1100         int i;
1101
1102         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1103         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1104
1105 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1106         /*
1107          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1108          * otherwise free the whole shadow.
1109          */
1110         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1111                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1112 #endif
1113
1114         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1115                 set_page_refcounted(page + i);
1116 }
1117
1118 /*
1119  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1120  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1121  * or two.
1122  */
1123 static inline
1124 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1125                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1126                         int migratetype)
1127 {
1128         unsigned long flags;
1129         struct page *page;
1130         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1131         int cpu;
1132
1133 again:
1134         cpu  = get_cpu();
1135         if (likely(order == 0)) {
1136                 struct per_cpu_pages *pcp;
1137
1138                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1139                 local_irq_save(flags);
1140                 if (!pcp->count) {
1141                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1142                                         pcp->batch, &pcp->list,
1143                                         migratetype, cold);
1144                         if (unlikely(!pcp->count))
1145                                 goto failed;
1146                 }
1147
1148                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1149                 if (cold) {
1150                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1151                                 if (page_private(page) == migratetype)
1152                                         break;
1153                 } else {
1154                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1155                                 if (page_private(page) == migratetype)
1156                                         break;
1157                 }
1158
1159                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1160                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1161                         int get_one_page = 0;
1162
1163                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1164                                         pcp->batch, &pcp->list,
1165                                         migratetype, cold);
1166                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru) {
1167                                 if (get_pageblock_migratetype(page) !=
1168                                             MIGRATE_ISOLATE) {
1169                                         get_one_page = 1;
1170                                         break;
1171                                 }
1172                         }
1173                         if (!get_one_page)
1174                                 goto failed;
1175                 }
1176
1177                 list_del(&page->lru);
1178                 pcp->count--;
1179         } else {
1180                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1181                         /*
1182                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1183                          *
1184                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1185                          * properly detect and handle allocation failures.
1186                          *
1187                          * We most definitely don't want callers attempting to
1188                          * allocate greater than order-1 page units with
1189                          * __GFP_NOFAIL.
1190                          */
1191                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1192                 }
1193                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1194                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1195                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1196                 spin_unlock(&zone->lock);
1197                 if (!page)
1198                         goto failed;
1199         }
1200
1201         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1202         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1203         local_irq_restore(flags);
1204         put_cpu();
1205
1206         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1207         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1208                 goto again;
1209         return page;
1210
1211 failed:
1212         local_irq_restore(flags);
1213         put_cpu();
1214         return NULL;
1215 }
1216
1217 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1218 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1219 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1220 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1221 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1222
1223 /* Mask to get the watermark bits */
1224 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1225
1226 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1227 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1228 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1229
1230 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1231
1232 static struct fail_page_alloc_attr {
1233         struct fault_attr attr;
1234
1235         u32 ignore_gfp_highmem;
1236         u32 ignore_gfp_wait;
1237         u32 min_order;
1238
1239 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1240
1241         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1242         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1243         struct dentry *min_order_file;
1244
1245 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1246
1247 } fail_page_alloc = {
1248         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1249         .ignore_gfp_wait = 1,
1250         .ignore_gfp_highmem = 1,
1251         .min_order = 1,
1252 };
1253
1254 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1255 {
1256         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1257 }
1258 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1259
1260 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1261 {
1262         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1263                 return 0;
1264         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1265                 return 0;
1266         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1267                 return 0;
1268         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1269                 return 0;
1270
1271         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1272 }
1273
1274 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1275
1276 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1277 {
1278         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1279         struct dentry *dir;
1280         int err;
1281
1282         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1283                                        "fail_page_alloc");
1284         if (err)
1285                 return err;
1286         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1287
1288         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1289                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1290                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1291
1292         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1293                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1294                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1295         fail_page_alloc.min_order_file =
1296                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1297                                    &fail_page_alloc.min_order);
1298
1299         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1300             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1301             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1302                 err = -ENOMEM;
1303                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1304                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1305                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1306                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1307         }
1308
1309         return err;
1310 }
1311
1312 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1313
1314 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1315
1316 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1317
1318 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1319 {
1320         return 0;
1321 }
1322
1323 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1324
1325 /*
1326  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1327  * of the allocation.
1328  */
1329 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1330                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1331 {
1332         /* free_pages my go negative - that's OK */
1333         long min = mark;
1334         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1335         int o;
1336
1337         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1338                 min -= min / 2;
1339         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1340                 min -= min / 4;
1341
1342         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1343                 return 0;
1344         for (o = 0; o < order; o++) {
1345                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1346                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1347
1348                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1349                 min >>= 1;
1350
1351                 if (free_pages <= min)
1352                         return 0;
1353         }
1354         return 1;
1355 }
1356
1357 #ifdef CONFIG_NUMA
1358 /*
1359  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1360  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1361  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1362  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1363  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1364  *
1365  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1366  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1367  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1368  *
1369  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1370  * nothing and returns NULL.
1371  *
1372  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1373  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1374  *
1375  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1376  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1377  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1378  * quickly as we can.
1379  */
1380 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1381 {
1382         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1383         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1384
1385         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1386         if (!zlc)
1387                 return NULL;
1388
1389         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1390                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1391                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1392         }
1393
1394         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1395                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1396                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1397         return allowednodes;
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1402  * if it is worth looking at further for free memory:
1403  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1404  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1405  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1406  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1407  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1408  * else return false (zero) if it is not.
1409  *
1410  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1411  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1412  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1413  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1414  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1415  * into the second scan of the zonelist.
1416  *
1417  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1418  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1419  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1420  * unturned looking for a free page.
1421  */
1422 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1423                                                 nodemask_t *allowednodes)
1424 {
1425         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1426         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1427         int n;                          /* node that zone *z is on */
1428
1429         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1430         if (!zlc)
1431                 return 1;
1432
1433         i = z - zonelist->_zonerefs;
1434         n = zlc->z_to_n[i];
1435
1436         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1437         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1442  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1443  * from that zone don't waste time re-examining it.
1444  */
1445 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1446 {
1447         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1448         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1449
1450         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1451         if (!zlc)
1452                 return;
1453
1454         i = z - zonelist->_zonerefs;
1455
1456         set_bit(i, zlc->fullzones);
1457 }
1458
1459 #else   /* CONFIG_NUMA */
1460
1461 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1462 {
1463         return NULL;
1464 }
1465
1466 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1467                                 nodemask_t *allowednodes)
1468 {
1469         return 1;
1470 }
1471
1472 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1473 {
1474 }
1475 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1476
1477 /*
1478  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1479  * a page.
1480  */
1481 static struct page *
1482 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1483                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1484                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1485 {
1486         struct zoneref *z;
1487         struct page *page = NULL;
1488         int classzone_idx;
1489         struct zone *zone;
1490         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1491         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1492         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1493
1494         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1495 zonelist_scan:
1496         /*
1497          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1498          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1499          */
1500         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1501                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1502                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1503                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1504                                 continue;
1505                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1506                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1507                                 goto try_next_zone;
1508
1509                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1510                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1511                         unsigned long mark;
1512                         int ret;
1513
1514                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1515                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1516                                     classzone_idx, alloc_flags))
1517                                 goto try_this_zone;
1518
1519                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1520                                 goto this_zone_full;
1521
1522                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1523                         switch (ret) {
1524                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1525                                 /* did not scan */
1526                                 goto try_next_zone;
1527                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1528                                 /* scanned but unreclaimable */
1529                                 goto this_zone_full;
1530                         default:
1531                                 /* did we reclaim enough */
1532                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1533                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1534                                         goto this_zone_full;
1535                         }
1536                 }
1537
1538 try_this_zone:
1539                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1540                                                 gfp_mask, migratetype);
1541                 if (page)
1542                         break;
1543 this_zone_full:
1544                 if (NUMA_BUILD)
1545                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1546 try_next_zone:
1547                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1548                         /*
1549                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1550                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1551                          */
1552                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1553                         zlc_active = 1;
1554                         did_zlc_setup = 1;
1555                 }
1556         }
1557
1558         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1559                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1560                 zlc_active = 0;
1561                 goto zonelist_scan;
1562         }
1563         return page;
1564 }
1565
1566 static inline int
1567 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1568                                 unsigned long pages_reclaimed)
1569 {
1570         /* Do not loop if specifically requested */
1571         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1572                 return 0;
1573
1574         /*
1575          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1576          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1577          * implementations.
1578          */
1579         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1580                 return 1;
1581
1582         /*
1583          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1584          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1585          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1586          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1587          * allocation still fails, we stop retrying.
1588          */
1589         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1590                 return 1;
1591
1592         /*
1593          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1594          * explicitly requests that.
1595          */
1596         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1597                 return 1;
1598
1599         return 0;
1600 }
1601
1602 static inline struct page *
1603 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1604         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1605         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1606         int migratetype)
1607 {
1608         struct page *page;
1609
1610         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1611         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1612                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1613                 return NULL;
1614         }
1615
1616         /*
1617          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1618          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1619          * we're still under heavy pressure.
1620          */
1621         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1622                 order, zonelist, high_zoneidx,
1623                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1624                 preferred_zone, migratetype);
1625         if (page)
1626                 goto out;
1627
1628         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1629         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1630                 goto out;
1631
1632         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1633         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1634
1635 out:
1636         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1637         return page;
1638 }
1639
1640 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1641 static inline struct page *
1642 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1643         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1644         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1645         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1646 {
1647         struct page *page = NULL;
1648         struct reclaim_state reclaim_state;
1649         struct task_struct *p = current;
1650
1651         cond_resched();
1652
1653         /* We now go into synchronous reclaim */
1654         cpuset_memory_pressure_bump();
1655         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1656         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1657         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1658         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1659
1660         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1661
1662         p->reclaim_state = NULL;
1663         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1664         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1665
1666         cond_resched();
1667
1668         if (order != 0)
1669                 drain_all_pages();
1670
1671         if (likely(*did_some_progress))
1672                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1673                                         zonelist, high_zoneidx,
1674                                         alloc_flags, preferred_zone,
1675                                         migratetype);
1676         return page;
1677 }
1678
1679 /*
1680  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1681  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1682  */
1683 static inline struct page *
1684 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1685         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1686         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1687         int migratetype)
1688 {
1689         struct page *page;
1690
1691         do {
1692                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1693                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1694                         preferred_zone, migratetype);
1695
1696                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1697                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1698         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1699
1700         return page;
1701 }
1702
1703 static inline
1704 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1705                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1706 {
1707         struct zoneref *z;
1708         struct zone *zone;
1709
1710         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1711                 wakeup_kswapd(zone, order);
1712 }
1713
1714 static inline int
1715 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1716 {
1717         struct task_struct *p = current;
1718         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1719         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1720
1721         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1722         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1723
1724         /*
1725          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1726          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1727          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1728          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1729          */
1730         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1731
1732         if (!wait) {
1733                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1734                 /*
1735                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1736                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1737                  */
1738                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1739         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1740                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1741
1742         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1743                 if (!in_interrupt() &&
1744                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1745                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1746                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1747         }
1748
1749         return alloc_flags;
1750 }
1751
1752 static inline struct page *
1753 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1754         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1755         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1756         int migratetype)
1757 {
1758         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1759         struct page *page = NULL;
1760         int alloc_flags;
1761         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1762         unsigned long did_some_progress;
1763         struct task_struct *p = current;
1764
1765         /*
1766          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1767          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1768          * be using allocators in order of preference for an area that is
1769          * too large.
1770          */
1771         if (order >= MAX_ORDER) {
1772                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1773                 return NULL;
1774         }
1775
1776         /*
1777          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1778          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1779          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1780          * using a larger set of nodes after it has established that the
1781          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1782          * over allocated.
1783          */
1784         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1785                 goto nopage;
1786
1787         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1788
1789 restart:
1790         /*
1791          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1792          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1793          * to how we want to proceed.
1794          */
1795         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1796
1797         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1798         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1799                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1800                         preferred_zone, migratetype);
1801         if (page)
1802                 goto got_pg;
1803
1804 rebalance:
1805         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1806         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1807                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1808                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1809                                 preferred_zone, migratetype);
1810                 if (page)
1811                         goto got_pg;
1812         }
1813
1814         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1815         if (!wait)
1816                 goto nopage;
1817
1818         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1819         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1820                 goto nopage;
1821
1822         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1823         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1824                 goto nopage;
1825
1826         /* Try direct reclaim and then allocating */
1827         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1828                                         zonelist, high_zoneidx,
1829                                         nodemask,
1830                                         alloc_flags, preferred_zone,
1831                                         migratetype, &did_some_progress);
1832         if (page)
1833                 goto got_pg;
1834
1835         /*
1836          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1837          * running out of options and have to consider going OOM
1838          */
1839         if (!did_some_progress) {
1840                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1841                         if (oom_killer_disabled)
1842                                 goto nopage;
1843                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1844                                         zonelist, high_zoneidx,
1845                                         nodemask, preferred_zone,
1846                                         migratetype);
1847                         if (page)
1848                                 goto got_pg;
1849
1850                         /*
1851                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1852                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1853                          * made, there are no other options and retrying is
1854                          * unlikely to help.
1855                          */
1856                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1857                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1858                                 goto nopage;
1859
1860                         goto restart;
1861                 }
1862         }
1863
1864         /* Check if we should retry the allocation */
1865         pages_reclaimed += did_some_progress;
1866         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1867                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1868                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1869                 goto rebalance;
1870         }
1871
1872 nopage:
1873         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1874                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1875                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1876                         p->comm, order, gfp_mask);
1877                 dump_stack();
1878                 show_mem();
1879         }
1880         return page;
1881 got_pg:
1882         if (kmemcheck_enabled)
1883                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1884         return page;
1885
1886 }
1887
1888 /*
1889  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1890  */
1891 struct page *
1892 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1893                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1894 {
1895         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1896         struct zone *preferred_zone;
1897         struct page *page;
1898         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1899
1900         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1901
1902         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1903
1904         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1905
1906         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1907                 return NULL;
1908
1909         /*
1910          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1911          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1912          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1913          */
1914         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1915                 return NULL;
1916
1917         /* The preferred zone is used for statistics later */
1918         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1919         if (!preferred_zone)
1920                 return NULL;
1921
1922         /* First allocation attempt */
1923         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1924                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1925                         preferred_zone, migratetype);
1926         if (unlikely(!page))
1927                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1928                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1929                                 preferred_zone, migratetype);
1930
1931         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
1932         return page;
1933 }
1934 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1935
1936 /*
1937  * Common helper functions.
1938  */
1939 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1940 {
1941         struct page *page;
1942
1943         /*
1944          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
1945          * a highmem page
1946          */
1947         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1948
1949         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1950         if (!page)
1951                 return 0;
1952         return (unsigned long) page_address(page);
1953 }
1954 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1955
1956 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1957 {
1958         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1959 }
1960 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1961
1962 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1963 {
1964         int i = pagevec_count(pvec);
1965
1966         while (--i >= 0) {
1967                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
1968                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1969         }
1970 }
1971
1972 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1973 {
1974         if (put_page_testzero(page)) {
1975                 trace_mm_page_free_direct(page, order);
1976                 if (order == 0)
1977                         free_hot_page(page);
1978                 else
1979                         __free_pages_ok(page, order);
1980         }
1981 }
1982
1983 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1984
1985 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1986 {
1987         if (addr != 0) {
1988                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1989                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1990         }
1991 }
1992
1993 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1994
1995 /**
1996  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1997  * @size: the number of bytes to allocate
1998  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1999  *
2000  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2001  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2002  * allocate memory in power-of-two pages.
2003  *
2004  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2005  *
2006  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2007  */
2008 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2009 {
2010         unsigned int order = get_order(size);
2011         unsigned long addr;
2012
2013         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2014         if (addr) {
2015                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2016                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2017
2018                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2019                 while (used < alloc_end) {
2020                         free_page(used);
2021                         used += PAGE_SIZE;
2022                 }
2023         }
2024
2025         return (void *)addr;
2026 }
2027 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2028
2029 /**
2030  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2031  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2032  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2033  *
2034  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2035  */
2036 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2037 {
2038         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2039         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2040
2041         while (addr < end) {
2042                 free_page(addr);
2043                 addr += PAGE_SIZE;
2044         }
2045 }
2046 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2047
2048 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2049 {
2050         struct zoneref *z;
2051         struct zone *zone;
2052
2053         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2054         unsigned int sum = 0;
2055
2056         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2057
2058         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2059                 unsigned long size = zone->present_pages;
2060                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2061                 if (size > high)
2062                         sum += size - high;
2063         }
2064
2065         return sum;
2066 }
2067
2068 /*
2069  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2070  */
2071 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2072 {
2073         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2074 }
2075 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2076
2077 /*
2078  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2079  */
2080 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2081 {
2082         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2083 }
2084
2085 static inline void show_node(struct zone *zone)
2086 {
2087         if (NUMA_BUILD)
2088                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2089 }
2090
2091 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2092 {
2093         val->totalram = totalram_pages;
2094         val->sharedram = 0;
2095         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2096         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2097         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2098         val->freehigh = nr_free_highpages();
2099         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2100 }
2101
2102 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2103
2104 #ifdef CONFIG_NUMA
2105 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2106 {
2107         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2108
2109         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2110         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2111 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2112         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2113         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2114                         NR_FREE_PAGES);
2115 #else
2116         val->totalhigh = 0;
2117         val->freehigh = 0;
2118 #endif
2119         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2120 }
2121 #endif
2122
2123 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2124
2125 /*
2126  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2127  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2128  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2129  */
2130 void show_free_areas(void)
2131 {
2132         int cpu;
2133         struct zone *zone;
2134
2135         for_each_populated_zone(zone) {
2136                 show_node(zone);
2137                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2138
2139                 for_each_online_cpu(cpu) {
2140                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2141
2142                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2143
2144                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2145                                cpu, pageset->pcp.high,
2146                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2147                 }
2148         }
2149
2150         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2151                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2152                 " unevictable:%lu"
2153                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu buffer:%lu\n"
2154                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2155                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2156                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2157                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2158                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2159                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2160                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2161                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2162                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2163                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2164                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2165                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2166                 nr_blockdev_pages(),
2167                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2168                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2169                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2170                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2171                 global_page_state(NR_SHMEM),
2172                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2173                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2174
2175         for_each_populated_zone(zone) {
2176                 int i;
2177
2178                 show_node(zone);
2179                 printk("%s"
2180                         " free:%lukB"
2181                         " min:%lukB"
2182                         " low:%lukB"
2183                         " high:%lukB"
2184                         " active_anon:%lukB"
2185                         " inactive_anon:%lukB"
2186                         " active_file:%lukB"
2187                         " inactive_file:%lukB"
2188                         " unevictable:%lukB"
2189                         " isolated(anon):%lukB"
2190                         " isolated(file):%lukB"
2191                         " present:%lukB"
2192                         " mlocked:%lukB"
2193                         " dirty:%lukB"
2194                         " writeback:%lukB"
2195                         " mapped:%lukB"
2196                         " shmem:%lukB"
2197                         " slab_reclaimable:%lukB"
2198                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2199                         " kernel_stack:%lukB"
2200                         " pagetables:%lukB"
2201                         " unstable:%lukB"
2202                         " bounce:%lukB"
2203                         " writeback_tmp:%lukB"
2204                         " pages_scanned:%lu"
2205                         " all_unreclaimable? %s"
2206                         "\n",
2207                         zone->name,
2208                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2209                         K(min_wmark_pages(zone)),
2210                         K(low_wmark_pages(zone)),
2211                         K(high_wmark_pages(zone)),
2212                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2213                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2214                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2215                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2216                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2217                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2218                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2219                         K(zone->present_pages),
2220                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2221                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2222                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2223                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2224                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2225                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2226                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2227                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2228                                 THREAD_SIZE / 1024,
2229                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2230                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2231                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2232                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2233                         zone->pages_scanned,
2234                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2235                         );
2236                 printk("lowmem_reserve[]:");
2237                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2238                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2239                 printk("\n");
2240         }
2241
2242         for_each_populated_zone(zone) {
2243                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2244
2245                 show_node(zone);
2246                 printk("%s: ", zone->name);
2247
2248                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2249                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2250                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2251                         total += nr[order] << order;
2252                 }
2253                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2254                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2255                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2256                 printk("= %lukB\n", K(total));
2257         }
2258
2259         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2260
2261         show_swap_cache_info();
2262 }
2263
2264 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2265 {
2266         zoneref->zone = zone;
2267         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2268 }
2269
2270 /*
2271  * Builds allocation fallback zone lists.
2272  *
2273  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2274  */
2275 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2276                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2277 {
2278         struct zone *zone;
2279
2280         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2281         zone_type++;
2282
2283         do {
2284                 zone_type--;
2285                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2286                 if (populated_zone(zone)) {
2287                         zoneref_set_zone(zone,
2288                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2289                         check_highest_zone(zone_type);
2290                 }
2291
2292         } while (zone_type);
2293         return nr_zones;
2294 }
2295
2296
2297 /*
2298  *  zonelist_order:
2299  *  0 = automatic detection of better ordering.
2300  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2301  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2302  *
2303  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2304  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2305  */
2306 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2307 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2308 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2309
2310 /* zonelist order in the kernel.
2311  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2312  */
2313 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2314 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2315
2316
2317 #ifdef CONFIG_NUMA
2318 /* The value user specified ....changed by config */
2319 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2320 /* string for sysctl */
2321 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2322 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2323
2324 /*
2325  * interface for configure zonelist ordering.
2326  * command line option "numa_zonelist_order"
2327  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2328  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2329  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2330  */
2331
2332 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2333 {
2334         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2335                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2336         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2337                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2338         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2339                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2340         } else {
2341                 printk(KERN_WARNING
2342                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2343                         "%s\n", s);
2344                 return -EINVAL;
2345         }
2346         return 0;
2347 }
2348
2349 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2350 {
2351         if (s)
2352                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2353         return 0;
2354 }
2355 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2356
2357 /*
2358  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2359  */
2360 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2361                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2362                 loff_t *ppos)
2363 {
2364         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2365         int ret;
2366
2367         if (write)
2368                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2369                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2370         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2371         if (ret)
2372                 return ret;
2373         if (write) {
2374                 int oldval = user_zonelist_order;
2375                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2376                         /*
2377                          * bogus value.  restore saved string
2378                          */
2379                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2380                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2381                         user_zonelist_order = oldval;
2382                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2383                         build_all_zonelists();
2384         }
2385         return 0;
2386 }
2387
2388
2389 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2390 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2391
2392 /**
2393  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2394  * @node: node whose fallback list we're appending
2395  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2396  *
2397  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2398  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2399  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2400  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2401  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2402  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2403  * on them otherwise.
2404  * It returns -1 if no node is found.
2405  */
2406 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2407 {
2408         int n, val;
2409         int min_val = INT_MAX;
2410         int best_node = -1;
2411         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2412
2413         /* Use the local node if we haven't already */
2414         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2415                 node_set(node, *used_node_mask);
2416                 return node;
2417         }
2418
2419         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2420
2421                 /* Don't want a node to appear more than once */
2422                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2423                         continue;
2424
2425                 /* Use the distance array to find the distance */
2426                 val = node_distance(node, n);
2427
2428                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2429                 val += (n < node);
2430
2431                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2432                 tmp = cpumask_of_node(n);
2433                 if (!cpumask_empty(tmp))
2434                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2435
2436                 /* Slight preference for less loaded node */
2437                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2438                 val += node_load[n];
2439
2440                 if (val < min_val) {
2441                         min_val = val;
2442                         best_node = n;
2443                 }
2444         }
2445
2446         if (best_node >= 0)
2447                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2448
2449         return best_node;
2450 }
2451
2452
2453 /*
2454  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2455  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2456  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2457  */
2458 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2459 {
2460         int j;
2461         struct zonelist *zonelist;
2462
2463         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2464         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2465                 ;
2466         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2467                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2468         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2469         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2470 }
2471
2472 /*
2473  * Build gfp_thisnode zonelists
2474  */
2475 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2476 {
2477         int j;
2478         struct zonelist *zonelist;
2479
2480         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2481         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2482         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2483         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2484 }
2485
2486 /*
2487  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2488  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2489  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2490  * may still exist in local DMA zone.
2491  */
2492 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2493
2494 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2495 {
2496         int pos, j, node;
2497         int zone_type;          /* needs to be signed */
2498         struct zone *z;
2499         struct zonelist *zonelist;
2500
2501         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2502         pos = 0;
2503         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2504                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2505                         node = node_order[j];
2506                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2507                         if (populated_zone(z)) {
2508                                 zoneref_set_zone(z,
2509                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2510                                 check_highest_zone(zone_type);
2511                         }
2512                 }
2513         }
2514         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2515         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2516 }
2517
2518 static int default_zonelist_order(void)
2519 {
2520         int nid, zone_type;
2521         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2522         struct zone *z;
2523         int average_size;
2524         /*
2525          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2526          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2527          * into OOM very easily.
2528          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2529          */
2530         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2531         low_kmem_size = 0;
2532         total_size = 0;
2533         for_each_online_node(nid) {
2534                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2535                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2536                         if (populated_zone(z)) {
2537                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2538                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2539                                 total_size += z->present_pages;
2540                         }
2541                 }
2542         }
2543         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2544             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2545                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2546         /*
2547          * look into each node's config.
2548          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2549          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2550          */
2551         average_size = total_size /
2552                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2553         for_each_online_node(nid) {
2554                 low_kmem_size = 0;
2555                 total_size = 0;
2556                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2557                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2558                         if (populated_zone(z)) {
2559                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2560                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2561                                 total_size += z->present_pages;
2562                         }
2563                 }
2564                 if (low_kmem_size &&
2565                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2566                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2567                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2568         }
2569         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2570 }
2571
2572 static void set_zonelist_order(void)
2573 {
2574         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2575                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2576         else
2577                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2578 }
2579
2580 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2581 {
2582         int j, node, load;
2583         enum zone_type i;
2584         nodemask_t used_mask;
2585         int local_node, prev_node;
2586         struct zonelist *zonelist;
2587         int order = current_zonelist_order;
2588
2589         /* initialize zonelists */
2590         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2591                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2592                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2593                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2594         }
2595
2596         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2597         local_node = pgdat->node_id;
2598         load = nr_online_nodes;
2599         prev_node = local_node;
2600         nodes_clear(used_mask);
2601
2602         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2603         j = 0;
2604
2605         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2606                 int distance = node_distance(local_node, node);
2607
2608                 /*
2609                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2610                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2611                  */
2612                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2613                         zone_reclaim_mode = 1;
2614
2615                 /*
2616                  * We don't want to pressure a particular node.
2617                  * So adding penalty to the first node in same
2618                  * distance group to make it round-robin.
2619                  */
2620                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2621                         node_load[node] = load;
2622
2623                 prev_node = node;
2624                 load--;
2625                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2626                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2627                 else
2628                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2629         }
2630
2631         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2632                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2633                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2634         }
2635
2636         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2637 }
2638
2639 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2640 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2641 {
2642         struct zonelist *zonelist;
2643         struct zonelist_cache *zlc;
2644         struct zoneref *z;
2645
2646         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2647         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2648         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2649         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2650                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2651 }
2652
2653
2654 #else   /* CONFIG_NUMA */
2655
2656 static void set_zonelist_order(void)
2657 {
2658         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2659 }
2660
2661 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2662 {
2663         int node, local_node;
2664         enum zone_type j;
2665         struct zonelist *zonelist;
2666
2667         local_node = pgdat->node_id;
2668
2669         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2670         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2671
2672         /*
2673          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2674          * of all the other nodes.
2675          * We don't want to pressure a particular node, so when
2676          * building the zones for node N, we make sure that the
2677          * zones coming right after the local ones are those from
2678          * node N+1 (modulo N)
2679          */
2680         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2681                 if (!node_online(node))
2682                         continue;
2683                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2684                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2685         }
2686         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2687                 if (!node_online(node))
2688                         continue;
2689                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2690                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2691         }
2692
2693         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2694         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2695 }
2696
2697 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2698 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2699 {
2700         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2701 }
2702
2703 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2704
2705 /* return values int ....just for stop_machine() */
2706 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2707 {
2708         int nid;
2709
2710 #ifdef CONFIG_NUMA
2711         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2712 #endif
2713         for_each_online_node(nid) {
2714                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2715
2716                 build_zonelists(pgdat);
2717                 build_zonelist_cache(pgdat);
2718         }
2719         return 0;
2720 }
2721
2722 void build_all_zonelists(void)
2723 {
2724         set_zonelist_order();
2725
2726         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2727                 __build_all_zonelists(NULL);
2728                 mminit_verify_zonelist();
2729                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2730         } else {
2731                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2732                    of zonelist */
2733                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2734                 /* cpuset refresh routine should be here */
2735         }
2736         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2737         /*
2738          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2739          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2740          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2741          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2742          * disabled and enable it later
2743          */
2744         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2745                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2746         else
2747                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2748
2749         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2750                 "Total pages: %ld\n",
2751                         nr_online_nodes,
2752                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2753                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2754                         vm_total_pages);
2755 #ifdef CONFIG_NUMA
2756         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2757 #endif
2758 }
2759
2760 /*
2761  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2762  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2763  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2764  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2765  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2766  * conservative, even though it seems large.
2767  *
2768  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2769  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2770  */
2771 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2772
2773 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2774 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2775 {
2776         unsigned long size = 1;
2777
2778         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2779
2780         while (size < pages)
2781                 size <<= 1;
2782
2783         /*
2784          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2785          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2786          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2787          */
2788         size = min(size, 4096UL);
2789
2790         return max(size, 4UL);
2791 }
2792 #else
2793 /*
2794  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2795  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2796  *
2797  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2798  *
2799  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2800  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2801  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2802  *
2803  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2804  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2805  *
2806  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2807  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2808  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2809  */
2810 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2811 {
2812         return 4096UL;
2813 }
2814 #endif
2815
2816 /*
2817  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2818  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2819  * hash function before the remainder is taken.
2820  */
2821 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2822 {
2823         return ffz(~size);
2824 }
2825
2826 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2827
2828 /*
2829  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2830  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2831  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2832  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2833  * blocks as reclaim kicks in
2834  */
2835 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2836 {
2837         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2838         struct page *page;
2839         unsigned long reserve, block_migratetype;
2840
2841         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2842         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2843         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2844         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2845                                                         pageblock_order;
2846
2847         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2848                 if (!pfn_valid(pfn))
2849                         continue;
2850                 page = pfn_to_page(pfn);
2851
2852                 /* Watch out for overlapping nodes */
2853                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2854                         continue;
2855
2856                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2857                 if (PageReserved(page))
2858                         continue;
2859
2860                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2861
2862                 /* If this block is reserved, account for it */
2863                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2864                         reserve--;
2865                         continue;
2866                 }
2867
2868                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2869                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2870                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2871                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2872                         reserve--;
2873                         continue;
2874                 }
2875
2876                 /*
2877                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2878                  * take it back
2879                  */
2880                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2881                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2882                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2883                 }
2884         }
2885 }
2886
2887 /*
2888  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2889  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2890  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2891  */
2892 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2893                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2894 {
2895         struct page *page;
2896         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2897         unsigned long pfn;
2898         struct zone *z;
2899
2900         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2901                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2902
2903         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2904         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2905                 /*
2906                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2907                  * handed to this function.  They do not
2908                  * exist on hotplugged memory.
2909                  */
2910                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2911                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2912                                 continue;
2913                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2914                                 continue;
2915                 }
2916                 page = pfn_to_page(pfn);
2917                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2918                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2919                 init_page_count(page);
2920                 reset_page_mapcount(page);
2921                 SetPageReserved(page);
2922                 /*
2923                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2924                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2925                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2926                  * the address space during boot when many long-lived
2927                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2928                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2929                  * setup_zone_migrate_reserve()
2930                  *
2931                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2932                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2933                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2934                  * pfn out of zone.
2935                  */
2936                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2937                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2938                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2939                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2940
2941                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2942 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2943                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2944                 if (!is_highmem_idx(zone))
2945                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2946 #endif
2947         }
2948 }
2949
2950 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2951 {
2952         int order, t;
2953         for_each_migratetype_order(order, t) {
2954                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2955                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2956         }
2957 }
2958
2959 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2960 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2961         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2962 #endif
2963
2964 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2965 {
2966 #ifdef CONFIG_MMU
2967         int batch;
2968
2969         /*
2970          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2971          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2972          *
2973          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2974          */
2975         batch = zone->present_pages / 1024;
2976         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2977                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2978         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2979         if (batch < 1)
2980                 batch = 1;
2981
2982         /*
2983          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2984          * of 2 value was found to be more likely to have
2985          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2986          *
2987          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2988          * batches of pages, one task can end up with a lot
2989          * of pages of one half of the possible page colors
2990          * and the other with pages of the other colors.
2991          */
2992         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2993
2994         return batch;
2995
2996 #else
2997         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2998          * conditions.
2999          *
3000          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3001          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3002          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3003          *
3004          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3005          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3006          * can be a significant delay between the individual batches being
3007          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3008          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3009          */
3010         return 0;
3011 #endif
3012 }
3013
3014 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3015 {
3016         struct per_cpu_pages *pcp;
3017
3018         memset(p, 0, sizeof(*p));
3019
3020         pcp = &p->pcp;
3021         pcp->count = 0;
3022         pcp->high = 6 * batch;
3023         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3024         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
3025 }
3026
3027 /*
3028  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3029  * to the value high for the pageset p.
3030  */
3031
3032 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3033                                 unsigned long high)
3034 {
3035         struct per_cpu_pages *pcp;
3036
3037         pcp = &p->pcp;
3038         pcp->high = high;
3039         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3040         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3041                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3042 }
3043
3044
3045 #ifdef CONFIG_NUMA
3046 /*
3047  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3048  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3049  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3050  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3051  * with interrupts disabled.
3052  *
3053  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3054  *
3055  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3056  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3057  * hotplugged processors.
3058  *
3059  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3060  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3061  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3062  */
3063 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3064
3065 /*
3066  * Dynamically allocate memory for the
3067  * per cpu pageset array in struct zone.
3068  */
3069 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3070 {
3071         struct zone *zone, *dzone;
3072         int node = cpu_to_node(cpu);
3073
3074         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3075
3076         for_each_populated_zone(zone) {
3077                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3078                                          GFP_KERNEL, node);
3079                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3080                         goto bad;
3081
3082                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3083
3084                 if (percpu_pagelist_fraction)
3085                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3086                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3087         }
3088
3089         return 0;
3090 bad:
3091         for_each_zone(dzone) {
3092                 if (!populated_zone(dzone))
3093                         continue;
3094                 if (dzone == zone)
3095                         break;
3096                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3097                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3098         }
3099         return -ENOMEM;
3100 }
3101
3102 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3103 {
3104         struct zone *zone;
3105
3106         for_each_zone(zone) {
3107                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3108
3109                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3110                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3111                         kfree(pset);
3112                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3113         }
3114 }
3115
3116 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3117                 unsigned long action,
3118                 void *hcpu)
3119 {
3120         int cpu = (long)hcpu;
3121         int ret = NOTIFY_OK;
3122
3123         switch (action) {
3124         case CPU_UP_PREPARE:
3125         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3126                 if (process_zones(cpu))
3127                         ret = NOTIFY_BAD;
3128                 break;
3129         case CPU_UP_CANCELED:
3130         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3131         case CPU_DEAD:
3132         case CPU_DEAD_FROZEN:
3133                 free_zone_pagesets(cpu);
3134                 break;
3135         default:
3136                 break;
3137         }
3138         return ret;
3139 }
3140
3141 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3142         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3143
3144 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3145 {
3146         int err;
3147
3148         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3149          * A cpuup callback will do this for every cpu
3150          * as it comes online
3151          */
3152         err = process_zones(smp_processor_id());
3153         BUG_ON(err);
3154         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3155 }
3156
3157 #endif
3158
3159 static noinline __init_refok
3160 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3161 {
3162         int i;
3163         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3164         size_t alloc_size;
3165
3166         /*
3167          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3168          * per zone.
3169          */
3170         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3171                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3172         zone->wait_table_bits =
3173                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3174         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3175                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3176
3177         if (!slab_is_available()) {
3178                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3179                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3180         } else {
3181                 /*
3182                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3183                  * via memory hot-add.
3184                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3185                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3186                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3187                  * node itself as well.
3188                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3189                  * necessary.
3190                  */
3191                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3192         }
3193         if (!zone->wait_table)
3194                 return -ENOMEM;
3195
3196         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3197                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3198
3199         return 0;
3200 }
3201
3202 static int __zone_pcp_update(void *data)
3203 {
3204         struct zone *zone = data;
3205         int cpu;
3206         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3207
3208         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3209                 struct per_cpu_pageset *pset;
3210                 struct per_cpu_pages *pcp;
3211
3212                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3213                 pcp = &pset->pcp;
3214
3215                 local_irq_save(flags);
3216                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
3217                 setup_pageset(pset, batch);
3218                 local_irq_restore(flags);
3219         }
3220         return 0;
3221 }
3222
3223 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3224 {
3225         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3226 }
3227
3228 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3229 {
3230         int cpu;
3231         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3232
3233         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3234 #ifdef CONFIG_NUMA
3235                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3236                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3237                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3238 #else
3239                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3240 #endif
3241         }
3242         if (zone->present_pages)
3243                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3244                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3245 }
3246
3247 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3248                                         unsigned long zone_start_pfn,
3249                                         unsigned long size,
3250                                         enum memmap_context context)
3251 {
3252         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3253         int ret;
3254         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3255         if (ret)
3256                 return ret;
3257         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3258
3259         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3260
3261         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3262                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3263                         pgdat->node_id,
3264                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3265                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3266
3267         zone_init_free_lists(zone);
3268
3269         return 0;
3270 }
3271
3272 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3273 /*
3274  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3275  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3276  */
3277 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3278 {
3279         int i;
3280
3281         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3282                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3283                         return i;
3284
3285         return -1;
3286 }
3287
3288 /*
3289  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3290  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3291  */
3292 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3293 {
3294         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3295                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3296                         return index;
3297
3298         return -1;
3299 }
3300
3301 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3302 /*
3303  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3304  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3305  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3306  * alternative
3307  */
3308 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3309 {
3310         int i;
3311
3312         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3313                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3314                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3315
3316                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3317                         return early_node_map[i].nid;
3318         }
3319         /* This is a memory hole */
3320         return -1;
3321 }
3322 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3323
3324 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3325 {
3326         int nid;
3327
3328         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3329         if (nid >= 0)
3330                 return nid;
3331         /* just returns 0 */
3332         return 0;
3333 }
3334
3335 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3336 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3337 {
3338         int nid;
3339
3340         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3341         if (nid >= 0 && nid != node)
3342                 return false;
3343         return true;
3344 }
3345 #endif
3346
3347 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3348 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3349         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3350                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3351
3352 /**
3353  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3354  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3355  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3356  *
3357  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3358  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3359  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3360  */
3361 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3362                                                 unsigned long max_low_pfn)
3363 {
3364         int i;
3365
3366         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3367                 unsigned long size_pages = 0;
3368                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3369
3370                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3371                         continue;
3372
3373                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3374                         end_pfn = max_low_pfn;
3375
3376                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3377                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3378                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3379                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3380         }
3381 }
3382
3383 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3384 {
3385         int i;
3386         int ret;
3387
3388         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3389                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3390                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3391                 if (ret)
3392                         break;
3393         }
3394 }
3395 /**
3396  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3397  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3398  *
3399  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3400  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3401  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3402  */
3403 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3404 {
3405         int i;
3406
3407         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3408                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3409                                 early_node_map[i].start_pfn,
3410                                 early_node_map[i].end_pfn);
3411 }
3412
3413 /**
3414  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3415  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3416  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3417  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3418  *
3419  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3420  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3421  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3422  * PFNs will be 0.
3423  */
3424 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3425                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3426 {
3427         int i;
3428         *start_pfn = -1UL;
3429         *end_pfn = 0;
3430
3431         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3432                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3433                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3434         }
3435
3436         if (*start_pfn == -1UL)
3437                 *start_pfn = 0;
3438 }
3439
3440 /*
3441  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3442  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3443  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3444  */
3445 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3446 {
3447         int zone_index;
3448         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3449                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3450                         continue;
3451
3452                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3453                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3454                         break;
3455         }
3456
3457         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3458         movable_zone = zone_index;
3459 }
3460
3461 /*
3462  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3463  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3464  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3465  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3466  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3467  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3468  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3469  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3470  */
3471 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3472                                         unsigned long zone_type,
3473                                         unsigned long node_start_pfn,
3474                                         unsigned long node_end_pfn,
3475                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3476                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3477 {
3478         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3479         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3480                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3481                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3482                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3483                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3484                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3485
3486                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3487                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3488                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3489                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3490
3491                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3492                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3493                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3494         }
3495 }
3496
3497 /*
3498  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3499  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3500  */
3501 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3502                                         unsigned long zone_type,
3503                                         unsigned long *ignored)
3504 {
3505         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3506         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3507
3508         /* Get the start and end of the node and zone */
3509         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3510         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3511         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3512         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3513                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3514                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3515
3516         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3517         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3518                 return 0;
3519
3520         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3521         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3522         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3523
3524         /* Return the spanned pages */
3525         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3526 }
3527
3528 /*
3529  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3530  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3531  */
3532 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3533                                 unsigned long range_start_pfn,
3534                                 unsigned long range_end_pfn)
3535 {
3536         int i = 0;
3537         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3538         unsigned long start_pfn;
3539
3540         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3541         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3542         if (i == -1)
3543                 return 0;
3544
3545         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3546
3547         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3548         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3549                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3550
3551         /* Find all holes for the zone within the node */
3552         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3553
3554                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3555                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3556                         break;
3557
3558                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3559                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3560                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3561
3562                 /* Update the hole size cound and move on */
3563                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3564                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3565                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3566                 }
3567                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3568         }
3569
3570         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3571         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3572                 hole_pages += range_end_pfn -
3573                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3574
3575         return hole_pages;
3576 }
3577
3578 /**
3579  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3580  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3581  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3582  *
3583  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3584  */
3585 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3586                                                         unsigned long end_pfn)
3587 {
3588         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3589 }
3590
3591 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3592 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3593                                         unsigned long zone_type,
3594                                         unsigned long *ignored)
3595 {
3596         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3597         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3598
3599         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3600         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3601                                                         node_start_pfn);
3602         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3603                                                         node_end_pfn);
3604
3605         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3606                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3607                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3608         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3609 }
3610
3611 #else
3612 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3613                                         unsigned long zone_type,
3614                                         unsigned long *zones_size)
3615 {
3616         return zones_size[zone_type];
3617 }
3618
3619 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3620                                                 unsigned long zone_type,
3621                                                 unsigned long *zholes_size)
3622 {
3623         if (!zholes_size)
3624                 return 0;
3625
3626         return zholes_size[zone_type];
3627 }
3628
3629 #endif
3630
3631 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3632                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3633 {
3634         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3635         enum zone_type i;
3636
3637         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3638                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3639                                                                 zones_size);
3640         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3641
3642         realtotalpages = totalpages;
3643         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3644                 realtotalpages -=
3645                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3646                                                                 zholes_size);
3647         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3648         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3649                                                         realtotalpages);
3650 }
3651
3652 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3653 /*
3654  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3655  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3656  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3657  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3658  * bytes.
3659  */
3660 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3661 {
3662         unsigned long usemapsize;
3663
3664         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3665         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3666         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3667         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3668
3669         return usemapsize / 8;
3670 }
3671
3672 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3673                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3674 {
3675         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3676         zone->pageblock_flags = NULL;
3677         if (usemapsize)
3678                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3679 }
3680 #else
3681 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3682                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3683 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3684
3685 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3686
3687 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3688 static inline int pageblock_default_order(void)
3689 {
3690         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3691                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3692
3693         return MAX_ORDER-1;
3694 }
3695
3696 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3697 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3698 {
3699         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3700         if (pageblock_order)
3701                 return;
3702
3703         /*
3704          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3705          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3706          */
3707         pageblock_order = order;
3708 }
3709 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3710
3711 /*
3712  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3713  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3714  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3715  * pageblock_order based on the kernel config
3716  */
3717 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3718 {
3719         return MAX_ORDER-1;
3720 }
3721 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3722
3723 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3724
3725 /*
3726  * Set up the zone data structures:
3727  *   - mark all pages reserved
3728  *   - mark all memory queues empty
3729  *   - clear the memory bitmaps
3730  */
3731 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3732                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3733 {
3734         enum zone_type j;
3735         int nid = pgdat->node_id;
3736         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3737         int ret;
3738
3739         pgdat_resize_init(pgdat);
3740         pgdat->nr_zones = 0;
3741         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3742         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3743         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3744         
3745         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3746                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3747                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3748                 enum lru_list l;
3749
3750                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3751                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3752                                                                 zholes_size);
3753
3754                 /*
3755                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3756                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3757                  * and per-cpu initialisations
3758                  */
3759                 memmap_pages =
3760                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3761                 if (realsize >= memmap_pages) {
3762                         realsize -= memmap_pages;
3763                         if (memmap_pages)
3764                                 printk(KERN_DEBUG
3765                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3766                                        zone_names[j], memmap_pages);
3767                 } else
3768                         printk(KERN_WARNING
3769                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3770                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3771
3772                 /* Account for reserved pages */
3773                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3774                         realsize -= dma_reserve;
3775                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3776                                         zone_names[0], dma_reserve);
3777                 }
3778
3779                 if (!is_highmem_idx(j))
3780                         nr_kernel_pages += realsize;
3781                 nr_all_pages += realsize;
3782
3783                 zone->spanned_pages = size;
3784                 zone->present_pages = realsize;
3785 #ifdef CONFIG_NUMA
3786                 zone->node = nid;
3787                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3788                                                 / 100;
3789                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3790 #endif
3791                 zone->name = zone_names[j];
3792                 spin_lock_init(&zone->lock);
3793                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3794                 zone_seqlock_init(zone);
3795                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3796
3797                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3798
3799                 zone_pcp_init(zone);
3800                 for_each_lru(l) {
3801                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3802                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3803                 }
3804                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3805                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3806                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3807                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3808                 zap_zone_vm_stats(zone);
3809                 zone->flags = 0;
3810                 if (!size)
3811                         continue;
3812
3813                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3814                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3815                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3816                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3817                 BUG_ON(ret);
3818                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3819                 zone_start_pfn += size;
3820         }
3821 }
3822
3823 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3824 {
3825         /* Skip empty nodes */
3826         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3827                 return;
3828
3829 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3830         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3831         if (!pgdat->node_mem_map) {
3832                 unsigned long size, start, end;
3833                 struct page *map;
3834
3835                 /*
3836                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3837                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3838                  * for the buddy allocator to function correctly.
3839                  */
3840                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3841                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3842                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3843                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3844                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3845                 if (!map)
3846                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3847                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3848         }
3849 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3850         /*
3851          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3852          */
3853         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3854                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3855 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3856                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3857                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3858 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3859         }
3860 #endif
3861 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3862 }
3863
3864 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3865                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3866 {
3867         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3868
3869         pgdat->node_id = nid;
3870         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3871         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3872
3873         alloc_node_mem_map(pgdat);
3874 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3875         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3876                 nid, (unsigned long)pgdat,
3877                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3878 #endif
3879
3880         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3881 }
3882
3883 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3884
3885 #if MAX_NUMNODES > 1
3886 /*
3887  * Figure out the number of possible node ids.
3888  */
3889 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3890 {
3891         unsigned int node;
3892         unsigned int highest = 0;
3893
3894         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3895                 highest = node;
3896         nr_node_ids = highest + 1;
3897 }
3898 #else
3899 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3900 {
3901 }
3902 #endif
3903
3904 /**
3905  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3906  * @nid: The node ID the range resides on
3907  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3908  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3909  *
3910  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3911  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3912  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3913  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3914  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3915  */
3916 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3917                                                 unsigned long end_pfn)
3918 {
3919         int i;
3920
3921         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3922                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3923                         "%d entries of %d used\n",
3924                         nid, start_pfn, end_pfn,
3925                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3926
3927         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3928
3929         /* Merge with existing active regions if possible */
3930         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3931                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3932                         continue;
3933
3934                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3935                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3936                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3937                         return;
3938
3939                 /* Merge forward if suitable */
3940                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3941                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3942                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3943                         return;
3944                 }
3945
3946                 /* Merge backward if suitable */
3947                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3948                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3949                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3950                         return;
3951                 }
3952         }
3953
3954         /* Check that early_node_map is large enough */
3955         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3956                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3957                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3958                 return;
3959         }
3960
3961         early_node_map[i].nid = nid;
3962         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3963         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3964         nr_nodemap_entries = i + 1;
3965 }
3966
3967 /**
3968  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3969  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3970  * @start_pfn: The new PFN of the range
3971  * @end_pfn: The new PFN of the range
3972  *
3973  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3974  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3975  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3976  * range.
3977  */
3978 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3979                                 unsigned long end_pfn)
3980 {
3981         int i, j;
3982         int removed = 0;
3983
3984         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3985                           nid, start_pfn, end_pfn);
3986
3987         /* Find the old active region end and shrink */
3988         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3989                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3990                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3991                         /* clear it */
3992                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3993                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3994                         removed = 1;
3995                         continue;
3996                 }
3997                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3998                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3999                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4000                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4001                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4002                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4003                         continue;
4004                 }
4005                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4006                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4007                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4008                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4009                         continue;
4010                 }
4011         }
4012
4013         if (!removed)
4014                 return;
4015
4016         /* remove the blank ones */
4017         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4018                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4019                         continue;
4020                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4021                         continue;
4022                 /* we found it, get rid of it */
4023                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4024                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4025                                 sizeof(early_node_map[j]));
4026                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4027                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4028                 nr_nodemap_entries--;
4029         }
4030 }
4031
4032 /**
4033  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4034  *
4035  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4036  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4037  * all currently registered regions.
4038  */
4039 void __init remove_all_active_ranges(void)
4040 {
4041         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4042         nr_nodemap_entries = 0;
4043 }
4044
4045 /* Compare two active node_active_regions */
4046 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4047 {
4048         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4049         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4050
4051         /* Done this way to avoid overflows */
4052         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4053                 return 1;
4054         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4055                 return -1;
4056
4057         return 0;
4058 }
4059
4060 /* sort the node_map by start_pfn */
4061 static void __init sort_node_map(void)
4062 {
4063         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4064                         sizeof(struct node_active_region),
4065                         cmp_node_active_region, NULL);
4066 }
4067
4068 /* Find the lowest pfn for a node */
4069 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4070 {
4071         int i;
4072         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4073
4074         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4075         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4076                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4077
4078         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4079                 printk(KERN_WARNING
4080                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4081                 return 0;
4082         }
4083
4084         return min_pfn;
4085 }
4086
4087 /**
4088  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4089  *
4090  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4091  * add_active_range().
4092  */
4093 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4094 {
4095         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4096 }
4097
4098 /*
4099  * early_calculate_totalpages()
4100  * Sum pages in active regions for movable zone.
4101  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4102  */
4103 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4104 {
4105         int i;
4106         unsigned long totalpages = 0;
4107
4108         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4109                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4110                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4111                 totalpages += pages;
4112                 if (pages)
4113                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4114         }
4115         return totalpages;
4116 }
4117
4118 /*
4119  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4120  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4121  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4122  * others
4123  */
4124 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4125 {
4126         int i, nid;
4127         unsigned long usable_startpfn;
4128         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4129         /* save the state before borrow the nodemask */
4130         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4131         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4132         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4133
4134         /*
4135          * If movablecore was specified, calculate what size of
4136          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4137          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4138          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4139          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4140          * what movablecore would have allowed.
4141          */
4142         if (required_movablecore) {
4143                 unsigned long corepages;
4144
4145                 /*
4146                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4147                  * was requested by the user
4148                  */
4149                 required_movablecore =
4150                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4151                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4152
4153                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4154         }
4155
4156         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4157         if (!required_kernelcore)
4158                 goto out;
4159
4160         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4161         find_usable_zone_for_movable();
4162         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4163
4164 restart:
4165         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4166         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4167         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4168                 /*
4169                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4170                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4171                  * amount of memory for the kernel
4172                  */
4173                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4174                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4175
4176                 /*
4177                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4178                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4179                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4180                  */
4181                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4182
4183                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4184                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4185                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4186                         unsigned long size_pages;
4187
4188                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4189                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4190                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4191                         if (start_pfn >= end_pfn)
4192                                 continue;
4193
4194                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4195                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4196                                 unsigned long kernel_pages;
4197                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4198                                                                 - start_pfn;
4199
4200                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4201                                                         kernelcore_remaining);
4202                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4203                                                         required_kernelcore);
4204
4205                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4206                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4207
4208                                         /*
4209                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4210                                          * that if we have to rebalance
4211                                          * kernelcore across nodes, we will
4212                                          * not double account here
4213                                          */
4214                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4215                                         continue;
4216                                 }
4217                                 start_pfn = usable_startpfn;
4218                         }
4219
4220                         /*
4221                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4222                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4223                          * number of pages used as kernelcore
4224                          */
4225                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4226                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4227                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4228                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4229
4230                         /*
4231                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4232                          * break if the kernelcore for this node has been
4233                          * satisified
4234                          */
4235                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4236                                                                 size_pages);
4237                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4238                         if (!kernelcore_remaining)
4239                                 break;
4240                 }
4241         }
4242
4243         /*
4244          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4245          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4246          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4247          * satisified
4248          */
4249         usable_nodes--;
4250         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4251                 goto restart;
4252
4253         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4254         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4255                 zone_movable_pfn[nid] =
4256                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4257
4258 out:
4259         /* restore the node_state */
4260         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4261 }
4262
4263 /* Any regular memory on that node ? */
4264 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4265 {
4266 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4267         enum zone_type zone_type;
4268
4269         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4270                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4271                 if (zone->present_pages)
4272                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4273         }
4274 #endif
4275 }
4276
4277 /**
4278  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4279  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4280  *
4281  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4282  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4283  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4284  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4285  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4286  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4287  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4288  * at arch_max_dma_pfn.
4289  */
4290 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4291 {
4292         unsigned long nid;
4293         int i;
4294
4295         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4296         sort_node_map();
4297
4298         /* Record where the zone boundaries are */
4299         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4300                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4301         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4302                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4303         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4304         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4305         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4306                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4307                         continue;
4308                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4309                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4310                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4311                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4312         }
4313         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4314         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4315
4316         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4317         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4318         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4319
4320         /* Print out the zone ranges */
4321         printk("Zone PFN ranges:\n");
4322         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4323                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4324                         continue;
4325                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4326                                 zone_names[i],
4327                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4328                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4329         }
4330
4331         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4332         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4333         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4334                 if (zone_movable_pfn[i])
4335                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4336         }
4337
4338         /* Print out the early_node_map[] */
4339         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4340         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4341                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4342                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4343                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4344
4345         /* Initialise every node */
4346         mminit_verify_pageflags_layout();
4347         setup_nr_node_ids();
4348         for_each_online_node(nid) {
4349                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4350                 free_area_init_node(nid, NULL,
4351                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4352
4353                 /* Any memory on that node */
4354                 if (pgdat->node_present_pages)
4355                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4356                 check_for_regular_memory(pgdat);
4357         }
4358 }
4359
4360 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4361 {
4362         unsigned long long coremem;
4363         if (!p)
4364                 return -EINVAL;
4365
4366         coremem = memparse(p, &p);
4367         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4368
4369         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4370         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4371
4372         return 0;
4373 }
4374
4375 /*
4376  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4377  * cannot be reclaimed or migrated.
4378  */
4379 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4380 {
4381         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4382 }
4383
4384 /*
4385  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4386  * can be reclaimed or migrated.
4387  */
4388 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4389 {
4390         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4391 }
4392
4393 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4394 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4395
4396 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4397
4398 /**
4399  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4400  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4401  *
4402  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4403  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4404  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4405  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4406  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4407  * smaller per-cpu batchsize.
4408  */
4409 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4410 {
4411         dma_reserve = new_dma_reserve;
4412 }
4413
4414 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4415 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4416 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4417 #endif
4418
4419 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4420 {
4421         free_area_init_node(0, zones_size,
4422                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4423 }
4424
4425 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4426                                  unsigned long action, void *hcpu)
4427 {
4428         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4429
4430         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4431                 drain_pages(cpu);
4432
4433                 /*
4434                  * Spill the event counters of the dead processor
4435                  * into the current processors event counters.
4436                  * This artificially elevates the count of the current
4437                  * processor.
4438                  */
4439                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4440
4441                 /*
4442                  * Zero the differential counters of the dead processor
4443                  * so that the vm statistics are consistent.
4444                  *
4445                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4446                  * race with what we are doing.
4447                  */
4448                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4449         }
4450         return NOTIFY_OK;
4451 }
4452
4453 void __init page_alloc_init(void)
4454 {
4455         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4456 }
4457
4458 /*
4459  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4460  *      or min_free_kbytes changes.
4461  */
4462 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4463 {
4464         struct pglist_data *pgdat;
4465         unsigned long reserve_pages = 0;
4466         enum zone_type i, j;
4467
4468         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4469                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4470                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4471                         unsigned long max = 0;
4472
4473                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4474                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4475                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4476                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4477                         }
4478
4479                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4480                         max += high_wmark_pages(zone);
4481
4482                         if (max > zone->present_pages)
4483                                 max = zone->present_pages;
4484                         reserve_pages += max;
4485                 }
4486         }
4487         totalreserve_pages = reserve_pages;
4488 }
4489
4490 /*
4491  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4492  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4493  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4494  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4495  */
4496 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4497 {
4498         struct pglist_data *pgdat;
4499         enum zone_type j, idx;
4500
4501         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4502                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4503                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4504                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4505
4506                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4507
4508                         idx = j;
4509                         while (idx) {
4510                                 struct zone *lower_zone;
4511
4512                                 idx--;
4513
4514                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4515                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4516
4517                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4518                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4519                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4520                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4521                         }
4522                 }
4523         }
4524
4525         /* update totalreserve_pages */
4526         calculate_totalreserve_pages();
4527 }
4528
4529 /**
4530  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4531  * or when memory is hot-{added|removed}
4532  *
4533  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4534  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4535  */
4536 void setup_per_zone_wmarks(void)
4537 {
4538         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4539         unsigned long lowmem_pages = 0;
4540         struct zone *zone;
4541         unsigned long flags;
4542
4543         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4544         for_each_zone(zone) {
4545                 if (!is_highmem(zone))
4546                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4547         }
4548
4549         for_each_zone(zone) {
4550                 u64 tmp;
4551
4552                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4553                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4554                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4555                 if (is_highmem(zone)) {
4556                         /*
4557                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4558                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4559                          * value here.
4560                          *
4561                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4562                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4563                          * not be capped for highmem.
4564                          */
4565                         int min_pages;
4566
4567                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4568                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4569                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4570                         if (min_pages > 128)
4571                                 min_pages = 128;
4572                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4573                 } else {
4574                         /*
4575                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4576                          * proportionate to the zone's size.
4577                          */
4578                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4579                 }
4580
4581                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4582                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4583                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4584                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4585         }
4586
4587         /* update totalreserve_pages */
4588         calculate_totalreserve_pages();
4589 }
4590
4591 /*
4592  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4593  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4594  * to be referenced again before it is swapped out.
4595  *
4596  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4597  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4598  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4599  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4600  *
4601  * total     target    max
4602  * memory    ratio     inactive anon
4603  * -------------------------------------
4604  *   10MB       1         5MB
4605  *  100MB       1        50MB
4606  *    1GB       3       250MB
4607  *   10GB      10       0.9GB
4608  *  100GB      31         3GB
4609  *    1TB     101        10GB
4610  *   10TB     320        32GB
4611  */
4612 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4613 {
4614         unsigned int gb, ratio;
4615
4616         /* Zone size in gigabytes */
4617         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4618         if (gb)
4619                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4620         else
4621                 ratio = 1;
4622
4623         zone->inactive_ratio = ratio;
4624 }
4625
4626 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4627 {
4628         struct zone *zone;
4629
4630         for_each_zone(zone)
4631                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4632 }
4633
4634 /*
4635  * Initialise min_free_kbytes.
4636  *
4637  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4638  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4639  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4640  *
4641  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4642  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4643  *
4644  * which yields
4645  *
4646  * 16MB:        512k
4647  * 32MB:        724k
4648  * 64MB:        1024k
4649  * 128MB:       1448k
4650  * 256MB:       2048k
4651  * 512MB:       2896k
4652  * 1024MB:      4096k
4653  * 2048MB:      5792k
4654  * 4096MB:      8192k
4655  * 8192MB:      11584k
4656  * 16384MB:     16384k
4657  */
4658 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4659 {
4660         unsigned long lowmem_kbytes;
4661
4662         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4663
4664         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4665         if (min_free_kbytes < 128)
4666                 min_free_kbytes = 128;
4667         if (min_free_kbytes > 65536)
4668                 min_free_kbytes = 65536;
4669         setup_per_zone_wmarks();
4670         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4671         setup_per_zone_inactive_ratio();
4672         return 0;
4673 }
4674 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4675
4676 /*
4677  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4678  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4679  *      changes.
4680  */
4681 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4682         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4683 {
4684         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4685         if (write)
4686                 setup_per_zone_wmarks();
4687         return 0;
4688 }
4689
4690 #ifdef CONFIG_NUMA
4691 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4692         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4693 {
4694         struct zone *zone;
4695         int rc;
4696
4697         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4698         if (rc)
4699                 return rc;
4700
4701         for_each_zone(zone)
4702                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4703                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4704         return 0;
4705 }
4706
4707 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4708         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4709 {
4710         struct zone *zone;
4711         int rc;
4712
4713         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4714         if (rc)
4715                 return rc;
4716
4717         for_each_zone(zone)
4718                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4719                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4720         return 0;
4721 }
4722 #endif
4723
4724 /*
4725  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4726  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4727  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4728  *
4729  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4730  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4731  * if in function of the boot time zone sizes.
4732  */
4733 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4734         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4735 {
4736         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4737         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4738         return 0;
4739 }
4740
4741 /*
4742  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4743  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4744  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4745  */
4746
4747 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4748         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4749 {
4750         struct zone *zone;
4751         unsigned int cpu;
4752         int ret;
4753
4754         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4755         if (!write || (ret == -EINVAL))
4756                 return ret;
4757         for_each_populated_zone(zone) {
4758                 for_each_online_cpu(cpu) {
4759                         unsigned long  high;
4760                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4761                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4762                 }
4763         }
4764         return 0;
4765 }
4766
4767 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4768
4769 #ifdef CONFIG_NUMA
4770 static int __init set_hashdist(char *str)
4771 {
4772         if (!str)
4773                 return 0;
4774         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4775         return 1;
4776 }
4777 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4778 #endif
4779
4780 /*
4781  * allocate a large system hash table from bootmem
4782  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4783  *   quantity of entries
4784  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4785  */
4786 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4787                                      unsigned long bucketsize,
4788                                      unsigned long numentries,
4789                                      int scale,
4790                                      int flags,
4791                                      unsigned int *_hash_shift,
4792                                      unsigned int *_hash_mask,
4793                                      unsigned long limit)
4794 {
4795         unsigned long long max = limit;
4796         unsigned long log2qty, size;
4797         void *table = NULL;
4798
4799         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4800         if (!numentries) {
4801                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4802                 numentries = nr_kernel_pages;
4803                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4804                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4805                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4806
4807                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4808                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4809                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4810                 else
4811                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4812
4813                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4814                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4815                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4816         }
4817         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4818
4819         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4820         if (max == 0) {
4821                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4822                 do_div(max, bucketsize);
4823         }
4824
4825         if (numentries > max)
4826                 numentries = max;
4827
4828         log2qty = ilog2(numentries);
4829
4830         do {
4831                 size = bucketsize << log2qty;
4832                 if (flags & HASH_EARLY)
4833                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4834                 else if (hashdist)
4835                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4836                 else {
4837                         /*
4838                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4839                          * some pages at the end of hash table which
4840                          * alloc_pages_exact() automatically does
4841                          */
4842                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4843                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4844                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4845                         }
4846                 }
4847         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4848
4849         if (!table)
4850                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4851
4852         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4853                tablename,
4854                (1U << log2qty),
4855                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4856                size);
4857
4858         if (_hash_shift)
4859                 *_hash_shift = log2qty;
4860         if (_hash_mask)
4861                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4862
4863         return table;
4864 }
4865
4866 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4867 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4868                                                         unsigned long pfn)
4869 {
4870 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4871         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4872 #else
4873         return zone->pageblock_flags;
4874 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4875 }
4876
4877 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4878 {
4879 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4880         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4881         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4882 #else
4883         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4884         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4885 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4886 }
4887
4888 /**
4889  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4890  * @page: The page within the block of interest
4891  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4892  * @end_bitidx: The last bit of interest
4893  * returns pageblock_bits flags
4894  */
4895 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4896                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4897 {
4898         struct zone *zone;
4899         unsigned long *bitmap;
4900         unsigned long pfn, bitidx;
4901         unsigned long flags = 0;
4902         unsigned long value = 1;
4903
4904         zone = page_zone(page);
4905         pfn = page_to_pfn(page);
4906         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4907         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4908
4909         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4910                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4911                         flags |= value;
4912
4913         return flags;
4914 }
4915
4916 /**
4917  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4918  * @page: The page within the block of interest
4919  * @start_bitidx: The first bit of interest
4920  * @end_bitidx: The last bit of interest
4921  * @flags: The flags to set
4922  */
4923 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4924                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4925 {
4926         struct zone *zone;
4927         unsigned long *bitmap;
4928         unsigned long pfn, bitidx;
4929         unsigned long value = 1;
4930
4931         zone = page_zone(page);
4932         pfn = page_to_pfn(page);
4933         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4934         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4935         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4936         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4937
4938         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4939                 if (flags & value)
4940                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4941                 else
4942                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4943 }
4944
4945 /*
4946  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4947  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4948  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4949  */
4950
4951 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4952 {
4953         struct zone *zone;
4954         unsigned long flags;
4955         int ret = -EBUSY;
4956         int zone_idx;
4957
4958         zone = page_zone(page);
4959         zone_idx = zone_idx(zone);
4960         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4961         /*
4962          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4963          */
4964         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE &&
4965             zone_idx != ZONE_MOVABLE)
4966                 goto out;
4967         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4968         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4969         ret = 0;
4970 out:
4971         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4972         if (!ret)
4973                 drain_all_pages();
4974         return ret;
4975 }
4976
4977 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4978 {
4979         struct zone *zone;
4980         unsigned long flags;
4981         zone = page_zone(page);
4982         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4983         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4984                 goto out;
4985         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4986         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4987 out:
4988         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4989 }
4990
4991 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4992 /*
4993  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4994  */
4995 void
4996 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4997 {
4998         struct page *page;
4999         struct zone *zone;
5000         int order, i;
5001         unsigned long pfn;
5002         unsigned long flags;
5003         /* find the first valid pfn */
5004         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5005                 if (pfn_valid(pfn))
5006                         break;
5007         if (pfn == end_pfn)
5008                 return;
5009         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5010         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5011         pfn = start_pfn;
5012         while (pfn < end_pfn) {
5013                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5014                         pfn++;
5015                         continue;
5016                 }
5017                 page = pfn_to_page(pfn);
5018                 BUG_ON(page_count(page));
5019                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5020                 order = page_order(page);
5021 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5022                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5023                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5024 #endif
5025                 list_del(&page->lru);
5026                 rmv_page_order(page);
5027                 zone->free_area[order].nr_free--;
5028                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5029                                       - (1UL << order));
5030                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5031                         SetPageReserved((page+i));
5032                 pfn += (1 << order);
5033         }
5034         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5035 }
5036 #endif