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