page-allocator: split per-cpu list into one-list-per-migrate-type
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51 #include <trace/events/kmem.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55 #include "internal.h"
56
57 /*
58  * Array of node states.
59  */
60 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
61         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
62         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifndef CONFIG_NUMA
64         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
66         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif
68         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
69 #endif  /* NUMA */
70 };
71 EXPORT_SYMBOL(node_states);
72
73 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
74 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
75 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
76 int percpu_pagelist_fraction;
77 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
78
79 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
80 int pageblock_order __read_mostly;
81 #endif
82
83 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
84
85 /*
86  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
87  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
88  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
89  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
90  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
91  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
92  *
93  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
94  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
95  */
96 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
97 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
98          256,
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
101          256,
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
104          32,
105 #endif
106          32,
107 };
108
109 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
110
111 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
112 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
113          "DMA",
114 #endif
115 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
116          "DMA32",
117 #endif
118          "Normal",
119 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
120          "HighMem",
121 #endif
122          "Movable",
123 };
124
125 int min_free_kbytes = 1024;
126
127 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
128 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
129 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
130
131 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
132   /*
133    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
134    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
135    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
136    * so the number of times add_active_range() can be called is
137    * related to the number of nodes and the number of holes
138    */
139   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
140     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
141     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
142   #else
143     #if MAX_NUMNODES >= 32
144       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
145       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
146     #else
147       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
148       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
149     #endif
150   #endif
151
152   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
153   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
156   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
157   static unsigned long __initdata required_movablecore;
158   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
159
160   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
161   int movable_zone;
162   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
163 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
164
165 #if MAX_NUMNODES > 1
166 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
167 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
168 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
169 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
170 #endif
171
172 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
173
174 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
175 {
176
177         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
178                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
179
180         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
181                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
182 }
183
184 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
185
186 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
187 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
188 {
189         int ret = 0;
190         unsigned seq;
191         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
192
193         do {
194                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
195                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
196                         ret = 1;
197                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
198                         ret = 1;
199         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
200
201         return ret;
202 }
203
204 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
205 {
206         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
207                 return 0;
208         if (zone != page_zone(page))
209                 return 0;
210
211         return 1;
212 }
213 /*
214  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
215  */
216 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
217 {
218         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
219                 return 1;
220         if (!page_is_consistent(zone, page))
221                 return 1;
222
223         return 0;
224 }
225 #else
226 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
227 {
228         return 0;
229 }
230 #endif
231
232 static void bad_page(struct page *page)
233 {
234         static unsigned long resume;
235         static unsigned long nr_shown;
236         static unsigned long nr_unshown;
237
238         /*
239          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
240          * or allow a steady drip of one report per second.
241          */
242         if (nr_shown == 60) {
243                 if (time_before(jiffies, resume)) {
244                         nr_unshown++;
245                         goto out;
246                 }
247                 if (nr_unshown) {
248                         printk(KERN_ALERT
249                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
250                                 nr_unshown);
251                         nr_unshown = 0;
252                 }
253                 nr_shown = 0;
254         }
255         if (nr_shown++ == 0)
256                 resume = jiffies + 60 * HZ;
257
258         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
259                 current->comm, page_to_pfn(page));
260         printk(KERN_ALERT
261                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
262                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
263                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
264
265         dump_stack();
266 out:
267         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
268         __ClearPageBuddy(page);
269         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
270 }
271
272 /*
273  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
274  *
275  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
276  *
277  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
278  *
279  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
280  * the head page (even the head page has this).
281  *
282  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
283  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
284  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
285  */
286
287 static void free_compound_page(struct page *page)
288 {
289         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
290 }
291
292 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
293 {
294         int i;
295         int nr_pages = 1 << order;
296
297         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
298         set_compound_order(page, order);
299         __SetPageHead(page);
300         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
301                 struct page *p = page + i;
302
303                 __SetPageTail(p);
304                 p->first_page = page;
305         }
306 }
307
308 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
309 {
310         int i;
311         int nr_pages = 1 << order;
312         int bad = 0;
313
314         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
315             unlikely(!PageHead(page))) {
316                 bad_page(page);
317                 bad++;
318         }
319
320         __ClearPageHead(page);
321
322         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
323                 struct page *p = page + i;
324
325                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
326                         bad_page(page);
327                         bad++;
328                 }
329                 __ClearPageTail(p);
330         }
331
332         return bad;
333 }
334
335 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
336 {
337         int i;
338
339         /*
340          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
341          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
342          */
343         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
344         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
345                 clear_highpage(page + i);
346 }
347
348 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
349 {
350         set_page_private(page, order);
351         __SetPageBuddy(page);
352 }
353
354 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
355 {
356         __ClearPageBuddy(page);
357         set_page_private(page, 0);
358 }
359
360 /*
361  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
362  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
363  *
364  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
365  * the following equation:
366  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
367  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
368  * 1 buddy is #10:
369  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
370  *
371  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
372  * satisfies the following equation:
373  *     P = B & ~(1 << O)
374  *
375  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
376  */
377 static inline struct page *
378 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
379 {
380         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
381
382         return page + (buddy_idx - page_idx);
383 }
384
385 static inline unsigned long
386 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
387 {
388         return (page_idx & ~(1 << order));
389 }
390
391 /*
392  * This function checks whether a page is free && is the buddy
393  * we can do coalesce a page and its buddy if
394  * (a) the buddy is not in a hole &&
395  * (b) the buddy is in the buddy system &&
396  * (c) a page and its buddy have the same order &&
397  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
398  *
399  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
400  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
401  *
402  * For recording page's order, we use page_private(page).
403  */
404 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
405                                                                 int order)
406 {
407         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
408                 return 0;
409
410         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
411                 return 0;
412
413         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
414                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
415                 return 1;
416         }
417         return 0;
418 }
419
420 /*
421  * Freeing function for a buddy system allocator.
422  *
423  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
424  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
425  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
426  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
427  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
428  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
429  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
430  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
431  * parts of the VM system.
432  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
433  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
434  * order is recorded in page_private(page) field.
435  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
436  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
437  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
438  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
439  * triggers coalescing into a block of larger size.            
440  *
441  * -- wli
442  */
443
444 static inline void __free_one_page(struct page *page,
445                 struct zone *zone, unsigned int order,
446                 int migratetype)
447 {
448         unsigned long page_idx;
449
450         if (unlikely(PageCompound(page)))
451                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
452                         return;
453
454         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
455
456         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
457
458         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
459         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
460
461         while (order < MAX_ORDER-1) {
462                 unsigned long combined_idx;
463                 struct page *buddy;
464
465                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
466                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
467                         break;
468
469                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
470                 list_del(&buddy->lru);
471                 zone->free_area[order].nr_free--;
472                 rmv_page_order(buddy);
473                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
474                 page = page + (combined_idx - page_idx);
475                 page_idx = combined_idx;
476                 order++;
477         }
478         set_page_order(page, order);
479         list_add(&page->lru,
480                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
481         zone->free_area[order].nr_free++;
482 }
483
484 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
485 /*
486  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
487  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
488  * free_pages_check() will verify...
489  */
490 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
491 {
492         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
493         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
494 }
495 #else
496 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
497 #endif
498
499 static inline int free_pages_check(struct page *page)
500 {
501         if (unlikely(page_mapcount(page) |
502                 (page->mapping != NULL)  |
503                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
504                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
505                 bad_page(page);
506                 return 1;
507         }
508         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
509                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
510         return 0;
511 }
512
513 /*
514  * Frees a number of pages from the PCP lists
515  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
516  * count is the number of pages to free.
517  *
518  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
519  * see if this freeing clears that state.
520  *
521  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
522  * pinned" detection logic.
523  */
524 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
525                                         struct per_cpu_pages *pcp)
526 {
527         int migratetype = 0;
528
529         spin_lock(&zone->lock);
530         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
531         zone->pages_scanned = 0;
532
533         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
534         while (count--) {
535                 struct page *page;
536                 struct list_head *list;
537
538                 /*
539                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. This spinning
540                  * around potentially empty lists is bloody awful, alternatives that
541                  * don't suck are welcome
542                  */
543                 do {
544                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
545                                 migratetype = 0;
546                         list = &pcp->lists[migratetype];
547                 } while (list_empty(list));
548
549                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
550                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
551                 list_del(&page->lru);
552                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, migratetype);
553                 __free_one_page(page, zone, 0, migratetype);
554         }
555         spin_unlock(&zone->lock);
556 }
557
558 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
559                                 int migratetype)
560 {
561         spin_lock(&zone->lock);
562         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
563         zone->pages_scanned = 0;
564
565         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
566         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
567         spin_unlock(&zone->lock);
568 }
569
570 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
571 {
572         unsigned long flags;
573         int i;
574         int bad = 0;
575         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
576
577         kmemcheck_free_shadow(page, order);
578
579         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
580                 bad += free_pages_check(page + i);
581         if (bad)
582                 return;
583
584         if (!PageHighMem(page)) {
585                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
586                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
587                                            PAGE_SIZE << order);
588         }
589         arch_free_page(page, order);
590         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
591
592         local_irq_save(flags);
593         if (unlikely(wasMlocked))
594                 free_page_mlock(page);
595         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
596         free_one_page(page_zone(page), page, order,
597                                         get_pageblock_migratetype(page));
598         local_irq_restore(flags);
599 }
600
601 /*
602  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
603  */
604 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
605 {
606         if (order == 0) {
607                 __ClearPageReserved(page);
608                 set_page_count(page, 0);
609                 set_page_refcounted(page);
610                 __free_page(page);
611         } else {
612                 int loop;
613
614                 prefetchw(page);
615                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
616                         struct page *p = &page[loop];
617
618                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
619                                 prefetchw(p + 1);
620                         __ClearPageReserved(p);
621                         set_page_count(p, 0);
622                 }
623
624                 set_page_refcounted(page);
625                 __free_pages(page, order);
626         }
627 }
628
629
630 /*
631  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
632  * Please do not alter this order without good reasons and regression
633  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
634  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
635  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
636  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
637  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
638  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
639  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
640  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
641  *
642  * -- wli
643  */
644 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
645         int low, int high, struct free_area *area,
646         int migratetype)
647 {
648         unsigned long size = 1 << high;
649
650         while (high > low) {
651                 area--;
652                 high--;
653                 size >>= 1;
654                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
655                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
656                 area->nr_free++;
657                 set_page_order(&page[size], high);
658         }
659 }
660
661 /*
662  * This page is about to be returned from the page allocator
663  */
664 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
665 {
666         if (unlikely(page_mapcount(page) |
667                 (page->mapping != NULL)  |
668                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
669                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
670                 bad_page(page);
671                 return 1;
672         }
673
674         set_page_private(page, 0);
675         set_page_refcounted(page);
676
677         arch_alloc_page(page, order);
678         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
679
680         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
681                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
682
683         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
684                 prep_compound_page(page, order);
685
686         return 0;
687 }
688
689 /*
690  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
691  * the smallest available page from the freelists
692  */
693 static inline
694 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
695                                                 int migratetype)
696 {
697         unsigned int current_order;
698         struct free_area * area;
699         struct page *page;
700
701         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
702         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
703                 area = &(zone->free_area[current_order]);
704                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
705                         continue;
706
707                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
708                                                         struct page, lru);
709                 list_del(&page->lru);
710                 rmv_page_order(page);
711                 area->nr_free--;
712                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
713                 return page;
714         }
715
716         return NULL;
717 }
718
719
720 /*
721  * This array describes the order lists are fallen back to when
722  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
723  */
724 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
725         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
726         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
727         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
728         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
729 };
730
731 /*
732  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
733  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
734  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
735  */
736 static int move_freepages(struct zone *zone,
737                           struct page *start_page, struct page *end_page,
738                           int migratetype)
739 {
740         struct page *page;
741         unsigned long order;
742         int pages_moved = 0;
743
744 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
745         /*
746          * page_zone is not safe to call in this context when
747          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
748          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
749          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
750          * grouping pages by mobility
751          */
752         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
753 #endif
754
755         for (page = start_page; page <= end_page;) {
756                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
757                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
758
759                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
760                         page++;
761                         continue;
762                 }
763
764                 if (!PageBuddy(page)) {
765                         page++;
766                         continue;
767                 }
768
769                 order = page_order(page);
770                 list_del(&page->lru);
771                 list_add(&page->lru,
772                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
773                 page += 1 << order;
774                 pages_moved += 1 << order;
775         }
776
777         return pages_moved;
778 }
779
780 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
781                                 int migratetype)
782 {
783         unsigned long start_pfn, end_pfn;
784         struct page *start_page, *end_page;
785
786         start_pfn = page_to_pfn(page);
787         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
788         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
789         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
790         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
791
792         /* Do not cross zone boundaries */
793         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
794                 start_page = page;
795         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
796                 return 0;
797
798         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
799 }
800
801 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
802                                         int start_order, int migratetype)
803 {
804         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
805
806         while (nr_pageblocks--) {
807                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
808                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
809         }
810 }
811
812 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
813 static inline struct page *
814 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
815 {
816         struct free_area * area;
817         int current_order;
818         struct page *page;
819         int migratetype, i;
820
821         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
822         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
823                                                 --current_order) {
824                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
825                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
826
827                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
828                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
829                                 continue;
830
831                         area = &(zone->free_area[current_order]);
832                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
833                                 continue;
834
835                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
836                                         struct page, lru);
837                         area->nr_free--;
838
839                         /*
840                          * If breaking a large block of pages, move all free
841                          * pages to the preferred allocation list. If falling
842                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
843                          * agressive about taking ownership of free pages
844                          */
845                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
846                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
847                                         page_group_by_mobility_disabled) {
848                                 unsigned long pages;
849                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
850                                                                 start_migratetype);
851
852                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
853                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
854                                                 page_group_by_mobility_disabled)
855                                         set_pageblock_migratetype(page,
856                                                                 start_migratetype);
857
858                                 migratetype = start_migratetype;
859                         }
860
861                         /* Remove the page from the freelists */
862                         list_del(&page->lru);
863                         rmv_page_order(page);
864
865                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
866                         if (current_order >= pageblock_order)
867                                 change_pageblock_range(page, current_order,
868                                                         start_migratetype);
869
870                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
871
872                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
873                                 start_migratetype, migratetype);
874
875                         return page;
876                 }
877         }
878
879         return NULL;
880 }
881
882 /*
883  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
884  * Call me with the zone->lock already held.
885  */
886 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
887                                                 int migratetype)
888 {
889         struct page *page;
890
891 retry_reserve:
892         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
893
894         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
895                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
896
897                 /*
898                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
899                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
900                  * and we want just one call site
901                  */
902                 if (!page) {
903                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
904                         goto retry_reserve;
905                 }
906         }
907
908         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
909         return page;
910 }
911
912 /* 
913  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
914  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
915  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
916  */
917 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
918                         unsigned long count, struct list_head *list,
919                         int migratetype, int cold)
920 {
921         int i;
922         
923         spin_lock(&zone->lock);
924         for (i = 0; i < count; ++i) {
925                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
926                 if (unlikely(page == NULL))
927                         break;
928
929                 /*
930                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
931                  * in physical page order. The page is added to the callers and
932                  * list and the list head then moves forward. From the callers
933                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
934                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
935                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
936                  * properly.
937                  */
938                 if (likely(cold == 0))
939                         list_add(&page->lru, list);
940                 else
941                         list_add_tail(&page->lru, list);
942                 set_page_private(page, migratetype);
943                 list = &page->lru;
944         }
945         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
946         spin_unlock(&zone->lock);
947         return i;
948 }
949
950 #ifdef CONFIG_NUMA
951 /*
952  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
953  * currently executing processor on remote nodes after they have
954  * expired.
955  *
956  * Note that this function must be called with the thread pinned to
957  * a single processor.
958  */
959 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
960 {
961         unsigned long flags;
962         int to_drain;
963
964         local_irq_save(flags);
965         if (pcp->count >= pcp->batch)
966                 to_drain = pcp->batch;
967         else
968                 to_drain = pcp->count;
969         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
970         pcp->count -= to_drain;
971         local_irq_restore(flags);
972 }
973 #endif
974
975 /*
976  * Drain pages of the indicated processor.
977  *
978  * The processor must either be the current processor and the
979  * thread pinned to the current processor or a processor that
980  * is not online.
981  */
982 static void drain_pages(unsigned int cpu)
983 {
984         unsigned long flags;
985         struct zone *zone;
986
987         for_each_populated_zone(zone) {
988                 struct per_cpu_pageset *pset;
989                 struct per_cpu_pages *pcp;
990
991                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
992
993                 pcp = &pset->pcp;
994                 local_irq_save(flags);
995                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
996                 pcp->count = 0;
997                 local_irq_restore(flags);
998         }
999 }
1000
1001 /*
1002  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1003  */
1004 void drain_local_pages(void *arg)
1005 {
1006         drain_pages(smp_processor_id());
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1011  */
1012 void drain_all_pages(void)
1013 {
1014         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1015 }
1016
1017 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1018
1019 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1020 {
1021         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1022         unsigned long flags;
1023         int order, t;
1024         struct list_head *curr;
1025
1026         if (!zone->spanned_pages)
1027                 return;
1028
1029         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1030
1031         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1032         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1033                 if (pfn_valid(pfn)) {
1034                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1035
1036                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1037                                 swsusp_unset_page_free(page);
1038                 }
1039
1040         for_each_migratetype_order(order, t) {
1041                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1042                         unsigned long i;
1043
1044                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1045                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1046                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1047                 }
1048         }
1049         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1050 }
1051 #endif /* CONFIG_PM */
1052
1053 /*
1054  * Free a 0-order page
1055  */
1056 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1057 {
1058         struct zone *zone = page_zone(page);
1059         struct per_cpu_pages *pcp;
1060         unsigned long flags;
1061         int migratetype;
1062         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1063
1064         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1065
1066         if (PageAnon(page))
1067                 page->mapping = NULL;
1068         if (free_pages_check(page))
1069                 return;
1070
1071         if (!PageHighMem(page)) {
1072                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1073                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1074         }
1075         arch_free_page(page, 0);
1076         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1077
1078         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1079         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1080         set_page_private(page, migratetype);
1081         local_irq_save(flags);
1082         if (unlikely(wasMlocked))
1083                 free_page_mlock(page);
1084         __count_vm_event(PGFREE);
1085
1086         /*
1087          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1088          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1089          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1090          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1091          * excessively into the page allocator
1092          */
1093         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1094                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1095                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1096                         goto out;
1097                 }
1098                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1099         }
1100
1101         if (cold)
1102                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1103         else
1104                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1105         pcp->count++;
1106         if (pcp->count >= pcp->high) {
1107                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1108                 pcp->count -= pcp->batch;
1109         }
1110
1111 out:
1112         local_irq_restore(flags);
1113         put_cpu();
1114 }
1115
1116 void free_hot_page(struct page *page)
1117 {
1118         trace_mm_page_free_direct(page, 0);
1119         free_hot_cold_page(page, 0);
1120 }
1121         
1122 /*
1123  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1124  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1125  * Each sub-page must be freed individually.
1126  *
1127  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1128  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1129  */
1130 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1131 {
1132         int i;
1133
1134         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1135         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1136
1137 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1138         /*
1139          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1140          * otherwise free the whole shadow.
1141          */
1142         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1143                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1144 #endif
1145
1146         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1147                 set_page_refcounted(page + i);
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1152  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1153  * or two.
1154  */
1155 static inline
1156 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1157                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1158                         int migratetype)
1159 {
1160         unsigned long flags;
1161         struct page *page;
1162         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1163         int cpu;
1164
1165 again:
1166         cpu  = get_cpu();
1167         if (likely(order == 0)) {
1168                 struct per_cpu_pages *pcp;
1169                 struct list_head *list;
1170
1171                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1172                 list = &pcp->lists[migratetype];
1173                 local_irq_save(flags);
1174                 if (list_empty(list)) {
1175                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1176                                         pcp->batch, list,
1177                                         migratetype, cold);
1178                         if (unlikely(list_empty(list)))
1179                                 goto failed;
1180                 }
1181
1182                 if (cold)
1183                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1184                 else
1185                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1186
1187                 list_del(&page->lru);
1188                 pcp->count--;
1189         } else {
1190                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1191                         /*
1192                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1193                          *
1194                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1195                          * properly detect and handle allocation failures.
1196                          *
1197                          * We most definitely don't want callers attempting to
1198                          * allocate greater than order-1 page units with
1199                          * __GFP_NOFAIL.
1200                          */
1201                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1202                 }
1203                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1204                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1205                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1206                 spin_unlock(&zone->lock);
1207                 if (!page)
1208                         goto failed;
1209         }
1210
1211         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1212         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1213         local_irq_restore(flags);
1214         put_cpu();
1215
1216         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1217         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1218                 goto again;
1219         return page;
1220
1221 failed:
1222         local_irq_restore(flags);
1223         put_cpu();
1224         return NULL;
1225 }
1226
1227 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1228 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1229 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1230 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1231 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1232
1233 /* Mask to get the watermark bits */
1234 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1235
1236 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1237 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1238 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1239
1240 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1241
1242 static struct fail_page_alloc_attr {
1243         struct fault_attr attr;
1244
1245         u32 ignore_gfp_highmem;
1246         u32 ignore_gfp_wait;
1247         u32 min_order;
1248
1249 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1250
1251         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1252         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1253         struct dentry *min_order_file;
1254
1255 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1256
1257 } fail_page_alloc = {
1258         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1259         .ignore_gfp_wait = 1,
1260         .ignore_gfp_highmem = 1,
1261         .min_order = 1,
1262 };
1263
1264 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1265 {
1266         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1267 }
1268 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1269
1270 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1271 {
1272         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1273                 return 0;
1274         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1275                 return 0;
1276         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1277                 return 0;
1278         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1279                 return 0;
1280
1281         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1282 }
1283
1284 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1285
1286 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1287 {
1288         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1289         struct dentry *dir;
1290         int err;
1291
1292         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1293                                        "fail_page_alloc");
1294         if (err)
1295                 return err;
1296         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1297
1298         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1299                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1300                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1301
1302         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1303                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1304                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1305         fail_page_alloc.min_order_file =
1306                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1307                                    &fail_page_alloc.min_order);
1308
1309         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1310             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1311             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1312                 err = -ENOMEM;
1313                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1314                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1315                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1316                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1317         }
1318
1319         return err;
1320 }
1321
1322 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1323
1324 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1325
1326 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1327
1328 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1329 {
1330         return 0;
1331 }
1332
1333 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1334
1335 /*
1336  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1337  * of the allocation.
1338  */
1339 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1340                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1341 {
1342         /* free_pages my go negative - that's OK */
1343         long min = mark;
1344         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1345         int o;
1346
1347         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1348                 min -= min / 2;
1349         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1350                 min -= min / 4;
1351
1352         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1353                 return 0;
1354         for (o = 0; o < order; o++) {
1355                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1356                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1357
1358                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1359                 min >>= 1;
1360
1361                 if (free_pages <= min)
1362                         return 0;
1363         }
1364         return 1;
1365 }
1366
1367 #ifdef CONFIG_NUMA
1368 /*
1369  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1370  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1371  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1372  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1373  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1374  *
1375  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1376  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1377  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1378  *
1379  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1380  * nothing and returns NULL.
1381  *
1382  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1383  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1384  *
1385  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1386  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1387  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1388  * quickly as we can.
1389  */
1390 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1391 {
1392         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1393         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1394
1395         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1396         if (!zlc)
1397                 return NULL;
1398
1399         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1400                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1401                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1402         }
1403
1404         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1405                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1406                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1407         return allowednodes;
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1412  * if it is worth looking at further for free memory:
1413  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1414  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1415  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1416  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1417  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1418  * else return false (zero) if it is not.
1419  *
1420  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1421  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1422  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1423  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1424  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1425  * into the second scan of the zonelist.
1426  *
1427  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1428  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1429  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1430  * unturned looking for a free page.
1431  */
1432 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1433                                                 nodemask_t *allowednodes)
1434 {
1435         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1436         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1437         int n;                          /* node that zone *z is on */
1438
1439         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1440         if (!zlc)
1441                 return 1;
1442
1443         i = z - zonelist->_zonerefs;
1444         n = zlc->z_to_n[i];
1445
1446         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1447         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1448 }
1449
1450 /*
1451  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1452  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1453  * from that zone don't waste time re-examining it.
1454  */
1455 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1456 {
1457         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1458         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1459
1460         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1461         if (!zlc)
1462                 return;
1463
1464         i = z - zonelist->_zonerefs;
1465
1466         set_bit(i, zlc->fullzones);
1467 }
1468
1469 #else   /* CONFIG_NUMA */
1470
1471 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1472 {
1473         return NULL;
1474 }
1475
1476 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1477                                 nodemask_t *allowednodes)
1478 {
1479         return 1;
1480 }
1481
1482 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1483 {
1484 }
1485 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1486
1487 /*
1488  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1489  * a page.
1490  */
1491 static struct page *
1492 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1493                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1494                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1495 {
1496         struct zoneref *z;
1497         struct page *page = NULL;
1498         int classzone_idx;
1499         struct zone *zone;
1500         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1501         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1502         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1503
1504         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1505 zonelist_scan:
1506         /*
1507          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1508          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1509          */
1510         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1511                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1512                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1513                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1514                                 continue;
1515                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1516                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1517                                 goto try_next_zone;
1518
1519                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1520                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1521                         unsigned long mark;
1522                         int ret;
1523
1524                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1525                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1526                                     classzone_idx, alloc_flags))
1527                                 goto try_this_zone;
1528
1529                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1530                                 goto this_zone_full;
1531
1532                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1533                         switch (ret) {
1534                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1535                                 /* did not scan */
1536                                 goto try_next_zone;
1537                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1538                                 /* scanned but unreclaimable */
1539                                 goto this_zone_full;
1540                         default:
1541                                 /* did we reclaim enough */
1542                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1543                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1544                                         goto this_zone_full;
1545                         }
1546                 }
1547
1548 try_this_zone:
1549                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1550                                                 gfp_mask, migratetype);
1551                 if (page)
1552                         break;
1553 this_zone_full:
1554                 if (NUMA_BUILD)
1555                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1556 try_next_zone:
1557                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1558                         /*
1559                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1560                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1561                          */
1562                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1563                         zlc_active = 1;
1564                         did_zlc_setup = 1;
1565                 }
1566         }
1567
1568         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1569                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1570                 zlc_active = 0;
1571                 goto zonelist_scan;
1572         }
1573         return page;
1574 }
1575
1576 static inline int
1577 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1578                                 unsigned long pages_reclaimed)
1579 {
1580         /* Do not loop if specifically requested */
1581         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1582                 return 0;
1583
1584         /*
1585          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1586          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1587          * implementations.
1588          */
1589         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1590                 return 1;
1591
1592         /*
1593          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1594          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1595          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1596          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1597          * allocation still fails, we stop retrying.
1598          */
1599         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1600                 return 1;
1601
1602         /*
1603          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1604          * explicitly requests that.
1605          */
1606         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1607                 return 1;
1608
1609         return 0;
1610 }
1611
1612 static inline struct page *
1613 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1614         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1615         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1616         int migratetype)
1617 {
1618         struct page *page;
1619
1620         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1621         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1622                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1623                 return NULL;
1624         }
1625
1626         /*
1627          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1628          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1629          * we're still under heavy pressure.
1630          */
1631         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1632                 order, zonelist, high_zoneidx,
1633                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1634                 preferred_zone, migratetype);
1635         if (page)
1636                 goto out;
1637
1638         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1639         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1640                 goto out;
1641
1642         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1643         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1644
1645 out:
1646         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1647         return page;
1648 }
1649
1650 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1651 static inline struct page *
1652 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1653         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1654         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1655         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1656 {
1657         struct page *page = NULL;
1658         struct reclaim_state reclaim_state;
1659         struct task_struct *p = current;
1660
1661         cond_resched();
1662
1663         /* We now go into synchronous reclaim */
1664         cpuset_memory_pressure_bump();
1665         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1666         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1667         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1668         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1669
1670         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1671
1672         p->reclaim_state = NULL;
1673         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1674         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1675
1676         cond_resched();
1677
1678         if (order != 0)
1679                 drain_all_pages();
1680
1681         if (likely(*did_some_progress))
1682                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1683                                         zonelist, high_zoneidx,
1684                                         alloc_flags, preferred_zone,
1685                                         migratetype);
1686         return page;
1687 }
1688
1689 /*
1690  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1691  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1692  */
1693 static inline struct page *
1694 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1695         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1696         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1697         int migratetype)
1698 {
1699         struct page *page;
1700
1701         do {
1702                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1703                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1704                         preferred_zone, migratetype);
1705
1706                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1707                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1708         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1709
1710         return page;
1711 }
1712
1713 static inline
1714 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1715                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1716 {
1717         struct zoneref *z;
1718         struct zone *zone;
1719
1720         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1721                 wakeup_kswapd(zone, order);
1722 }
1723
1724 static inline int
1725 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1726 {
1727         struct task_struct *p = current;
1728         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1729         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1730
1731         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1732         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1733
1734         /*
1735          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1736          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1737          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1738          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1739          */
1740         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1741
1742         if (!wait) {
1743                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1744                 /*
1745                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1746                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1747                  */
1748                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1749         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1750                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1751
1752         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1753                 if (!in_interrupt() &&
1754                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1755                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1756                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1757         }
1758
1759         return alloc_flags;
1760 }
1761
1762 static inline struct page *
1763 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1764         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1765         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1766         int migratetype)
1767 {
1768         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1769         struct page *page = NULL;
1770         int alloc_flags;
1771         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1772         unsigned long did_some_progress;
1773         struct task_struct *p = current;
1774
1775         /*
1776          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1777          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1778          * be using allocators in order of preference for an area that is
1779          * too large.
1780          */
1781         if (order >= MAX_ORDER) {
1782                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1783                 return NULL;
1784         }
1785
1786         /*
1787          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1788          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1789          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1790          * using a larger set of nodes after it has established that the
1791          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1792          * over allocated.
1793          */
1794         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1795                 goto nopage;
1796
1797         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1798
1799 restart:
1800         /*
1801          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1802          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1803          * to how we want to proceed.
1804          */
1805         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1806
1807         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1808         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1809                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1810                         preferred_zone, migratetype);
1811         if (page)
1812                 goto got_pg;
1813
1814 rebalance:
1815         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1816         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1817                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1818                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1819                                 preferred_zone, migratetype);
1820                 if (page)
1821                         goto got_pg;
1822         }
1823
1824         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1825         if (!wait)
1826                 goto nopage;
1827
1828         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1829         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1830                 goto nopage;
1831
1832         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1833         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1834                 goto nopage;
1835
1836         /* Try direct reclaim and then allocating */
1837         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1838                                         zonelist, high_zoneidx,
1839                                         nodemask,
1840                                         alloc_flags, preferred_zone,
1841                                         migratetype, &did_some_progress);
1842         if (page)
1843                 goto got_pg;
1844
1845         /*
1846          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1847          * running out of options and have to consider going OOM
1848          */
1849         if (!did_some_progress) {
1850                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1851                         if (oom_killer_disabled)
1852                                 goto nopage;
1853                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1854                                         zonelist, high_zoneidx,
1855                                         nodemask, preferred_zone,
1856                                         migratetype);
1857                         if (page)
1858                                 goto got_pg;
1859
1860                         /*
1861                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1862                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1863                          * made, there are no other options and retrying is
1864                          * unlikely to help.
1865                          */
1866                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1867                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1868                                 goto nopage;
1869
1870                         goto restart;
1871                 }
1872         }
1873
1874         /* Check if we should retry the allocation */
1875         pages_reclaimed += did_some_progress;
1876         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1877                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1878                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1879                 goto rebalance;
1880         }
1881
1882 nopage:
1883         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1884                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1885                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1886                         p->comm, order, gfp_mask);
1887                 dump_stack();
1888                 show_mem();
1889         }
1890         return page;
1891 got_pg:
1892         if (kmemcheck_enabled)
1893                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1894         return page;
1895
1896 }
1897
1898 /*
1899  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1900  */
1901 struct page *
1902 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1903                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1904 {
1905         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1906         struct zone *preferred_zone;
1907         struct page *page;
1908         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1909
1910         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1911
1912         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1913
1914         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1915
1916         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1917                 return NULL;
1918
1919         /*
1920          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1921          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1922          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1923          */
1924         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1925                 return NULL;
1926
1927         /* The preferred zone is used for statistics later */
1928         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1929         if (!preferred_zone)
1930                 return NULL;
1931
1932         /* First allocation attempt */
1933         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1934                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1935                         preferred_zone, migratetype);
1936         if (unlikely(!page))
1937                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1938                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1939                                 preferred_zone, migratetype);
1940
1941         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
1942         return page;
1943 }
1944 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1945
1946 /*
1947  * Common helper functions.
1948  */
1949 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1950 {
1951         struct page *page;
1952
1953         /*
1954          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
1955          * a highmem page
1956          */
1957         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1958
1959         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1960         if (!page)
1961                 return 0;
1962         return (unsigned long) page_address(page);
1963 }
1964 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1965
1966 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1967 {
1968         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1969 }
1970 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1971
1972 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1973 {
1974         int i = pagevec_count(pvec);
1975
1976         while (--i >= 0) {
1977                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
1978                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1979         }
1980 }
1981
1982 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1983 {
1984         if (put_page_testzero(page)) {
1985                 trace_mm_page_free_direct(page, order);
1986                 if (order == 0)
1987                         free_hot_page(page);
1988                 else
1989                         __free_pages_ok(page, order);
1990         }
1991 }
1992
1993 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1994
1995 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1996 {
1997         if (addr != 0) {
1998                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1999                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2000         }
2001 }
2002
2003 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2004
2005 /**
2006  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2007  * @size: the number of bytes to allocate
2008  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2009  *
2010  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2011  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2012  * allocate memory in power-of-two pages.
2013  *
2014  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2015  *
2016  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2017  */
2018 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2019 {
2020         unsigned int order = get_order(size);
2021         unsigned long addr;
2022
2023         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2024         if (addr) {
2025                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2026                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2027
2028                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2029                 while (used < alloc_end) {
2030                         free_page(used);
2031                         used += PAGE_SIZE;
2032                 }
2033         }
2034
2035         return (void *)addr;
2036 }
2037 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2038
2039 /**
2040  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2041  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2042  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2043  *
2044  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2045  */
2046 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2047 {
2048         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2049         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2050
2051         while (addr < end) {
2052                 free_page(addr);
2053                 addr += PAGE_SIZE;
2054         }
2055 }
2056 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2057
2058 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2059 {
2060         struct zoneref *z;
2061         struct zone *zone;
2062
2063         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2064         unsigned int sum = 0;
2065
2066         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2067
2068         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2069                 unsigned long size = zone->present_pages;
2070                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2071                 if (size > high)
2072                         sum += size - high;
2073         }
2074
2075         return sum;
2076 }
2077
2078 /*
2079  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2080  */
2081 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2082 {
2083         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2084 }
2085 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2086
2087 /*
2088  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2089  */
2090 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2091 {
2092         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2093 }
2094
2095 static inline void show_node(struct zone *zone)
2096 {
2097         if (NUMA_BUILD)
2098                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2099 }
2100
2101 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2102 {
2103         val->totalram = totalram_pages;
2104         val->sharedram = 0;
2105         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2106         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2107         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2108         val->freehigh = nr_free_highpages();
2109         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2110 }
2111
2112 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2113
2114 #ifdef CONFIG_NUMA
2115 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2116 {
2117         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2118
2119         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2120         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2121 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2122         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2123         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2124                         NR_FREE_PAGES);
2125 #else
2126         val->totalhigh = 0;
2127         val->freehigh = 0;
2128 #endif
2129         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2130 }
2131 #endif
2132
2133 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2134
2135 /*
2136  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2137  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2138  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2139  */
2140 void show_free_areas(void)
2141 {
2142         int cpu;
2143         struct zone *zone;
2144
2145         for_each_populated_zone(zone) {
2146                 show_node(zone);
2147                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2148
2149                 for_each_online_cpu(cpu) {
2150                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2151
2152                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2153
2154                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2155                                cpu, pageset->pcp.high,
2156                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2157                 }
2158         }
2159
2160         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2161                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2162                 " unevictable:%lu"
2163                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu buffer:%lu\n"
2164                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2165                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2166                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2167                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2168                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2169                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2170                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2171                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2172                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2173                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2174                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2175                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2176                 nr_blockdev_pages(),
2177                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2178                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2179                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2180                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2181                 global_page_state(NR_SHMEM),
2182                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2183                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2184
2185         for_each_populated_zone(zone) {
2186                 int i;
2187
2188                 show_node(zone);
2189                 printk("%s"
2190                         " free:%lukB"
2191                         " min:%lukB"
2192                         " low:%lukB"
2193                         " high:%lukB"
2194                         " active_anon:%lukB"
2195                         " inactive_anon:%lukB"
2196                         " active_file:%lukB"
2197                         " inactive_file:%lukB"
2198                         " unevictable:%lukB"
2199                         " isolated(anon):%lukB"
2200                         " isolated(file):%lukB"
2201                         " present:%lukB"
2202                         " mlocked:%lukB"
2203                         " dirty:%lukB"
2204                         " writeback:%lukB"
2205                         " mapped:%lukB"
2206                         " shmem:%lukB"
2207                         " slab_reclaimable:%lukB"
2208                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2209                         " kernel_stack:%lukB"
2210                         " pagetables:%lukB"
2211                         " unstable:%lukB"
2212                         " bounce:%lukB"
2213                         " writeback_tmp:%lukB"
2214                         " pages_scanned:%lu"
2215                         " all_unreclaimable? %s"
2216                         "\n",
2217                         zone->name,
2218                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2219                         K(min_wmark_pages(zone)),
2220                         K(low_wmark_pages(zone)),
2221                         K(high_wmark_pages(zone)),
2222                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2223                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2224                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2225                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2226                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2227                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2228                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2229                         K(zone->present_pages),
2230                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2231                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2232                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2233                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2234                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2235                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2236                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2237                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2238                                 THREAD_SIZE / 1024,
2239                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2240                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2241                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2242                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2243                         zone->pages_scanned,
2244                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2245                         );
2246                 printk("lowmem_reserve[]:");
2247                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2248                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2249                 printk("\n");
2250         }
2251
2252         for_each_populated_zone(zone) {
2253                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2254
2255                 show_node(zone);
2256                 printk("%s: ", zone->name);
2257
2258                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2259                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2260                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2261                         total += nr[order] << order;
2262                 }
2263                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2264                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2265                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2266                 printk("= %lukB\n", K(total));
2267         }
2268
2269         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2270
2271         show_swap_cache_info();
2272 }
2273
2274 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2275 {
2276         zoneref->zone = zone;
2277         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2278 }
2279
2280 /*
2281  * Builds allocation fallback zone lists.
2282  *
2283  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2284  */
2285 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2286                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2287 {
2288         struct zone *zone;
2289
2290         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2291         zone_type++;
2292
2293         do {
2294                 zone_type--;
2295                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2296                 if (populated_zone(zone)) {
2297                         zoneref_set_zone(zone,
2298                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2299                         check_highest_zone(zone_type);
2300                 }
2301
2302         } while (zone_type);
2303         return nr_zones;
2304 }
2305
2306
2307 /*
2308  *  zonelist_order:
2309  *  0 = automatic detection of better ordering.
2310  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2311  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2312  *
2313  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2314  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2315  */
2316 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2317 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2318 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2319
2320 /* zonelist order in the kernel.
2321  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2322  */
2323 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2324 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2325
2326
2327 #ifdef CONFIG_NUMA
2328 /* The value user specified ....changed by config */
2329 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2330 /* string for sysctl */
2331 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2332 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2333
2334 /*
2335  * interface for configure zonelist ordering.
2336  * command line option "numa_zonelist_order"
2337  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2338  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2339  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2340  */
2341
2342 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2343 {
2344         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2345                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2346         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2347                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2348         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2349                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2350         } else {
2351                 printk(KERN_WARNING
2352                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2353                         "%s\n", s);
2354                 return -EINVAL;
2355         }
2356         return 0;
2357 }
2358
2359 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2360 {
2361         if (s)
2362                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2363         return 0;
2364 }
2365 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2366
2367 /*
2368  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2369  */
2370 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2371                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2372                 loff_t *ppos)
2373 {
2374         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2375         int ret;
2376
2377         if (write)
2378                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2379                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2380         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2381         if (ret)
2382                 return ret;
2383         if (write) {
2384                 int oldval = user_zonelist_order;
2385                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2386                         /*
2387                          * bogus value.  restore saved string
2388                          */
2389                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2390                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2391                         user_zonelist_order = oldval;
2392                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2393                         build_all_zonelists();
2394         }
2395         return 0;
2396 }
2397
2398
2399 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2400 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2401
2402 /**
2403  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2404  * @node: node whose fallback list we're appending
2405  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2406  *
2407  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2408  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2409  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2410  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2411  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2412  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2413  * on them otherwise.
2414  * It returns -1 if no node is found.
2415  */
2416 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2417 {
2418         int n, val;
2419         int min_val = INT_MAX;
2420         int best_node = -1;
2421         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2422
2423         /* Use the local node if we haven't already */
2424         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2425                 node_set(node, *used_node_mask);
2426                 return node;
2427         }
2428
2429         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2430
2431                 /* Don't want a node to appear more than once */
2432                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2433                         continue;
2434
2435                 /* Use the distance array to find the distance */
2436                 val = node_distance(node, n);
2437
2438                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2439                 val += (n < node);
2440
2441                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2442                 tmp = cpumask_of_node(n);
2443                 if (!cpumask_empty(tmp))
2444                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2445
2446                 /* Slight preference for less loaded node */
2447                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2448                 val += node_load[n];
2449
2450                 if (val < min_val) {
2451                         min_val = val;
2452                         best_node = n;
2453                 }
2454         }
2455
2456         if (best_node >= 0)
2457                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2458
2459         return best_node;
2460 }
2461
2462
2463 /*
2464  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2465  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2466  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2467  */
2468 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2469 {
2470         int j;
2471         struct zonelist *zonelist;
2472
2473         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2474         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2475                 ;
2476         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2477                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2478         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2479         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2480 }
2481
2482 /*
2483  * Build gfp_thisnode zonelists
2484  */
2485 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2486 {
2487         int j;
2488         struct zonelist *zonelist;
2489
2490         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2491         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2492         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2493         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2494 }
2495
2496 /*
2497  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2498  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2499  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2500  * may still exist in local DMA zone.
2501  */
2502 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2503
2504 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2505 {
2506         int pos, j, node;
2507         int zone_type;          /* needs to be signed */
2508         struct zone *z;
2509         struct zonelist *zonelist;
2510
2511         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2512         pos = 0;
2513         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2514                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2515                         node = node_order[j];
2516                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2517                         if (populated_zone(z)) {
2518                                 zoneref_set_zone(z,
2519                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2520                                 check_highest_zone(zone_type);
2521                         }
2522                 }
2523         }
2524         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2525         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2526 }
2527
2528 static int default_zonelist_order(void)
2529 {
2530         int nid, zone_type;
2531         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2532         struct zone *z;
2533         int average_size;
2534         /*
2535          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2536          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2537          * into OOM very easily.
2538          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2539          */
2540         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2541         low_kmem_size = 0;
2542         total_size = 0;
2543         for_each_online_node(nid) {
2544                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2545                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2546                         if (populated_zone(z)) {
2547                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2548                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2549                                 total_size += z->present_pages;
2550                         }
2551                 }
2552         }
2553         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2554             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2555                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2556         /*
2557          * look into each node's config.
2558          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2559          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2560          */
2561         average_size = total_size /
2562                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2563         for_each_online_node(nid) {
2564                 low_kmem_size = 0;
2565                 total_size = 0;
2566                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2567                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2568                         if (populated_zone(z)) {
2569                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2570                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2571                                 total_size += z->present_pages;
2572                         }
2573                 }
2574                 if (low_kmem_size &&
2575                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2576                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2577                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2578         }
2579         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2580 }
2581
2582 static void set_zonelist_order(void)
2583 {
2584         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2585                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2586         else
2587                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2588 }
2589
2590 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2591 {
2592         int j, node, load;
2593         enum zone_type i;
2594         nodemask_t used_mask;
2595         int local_node, prev_node;
2596         struct zonelist *zonelist;
2597         int order = current_zonelist_order;
2598
2599         /* initialize zonelists */
2600         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2601                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2602                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2603                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2604         }
2605
2606         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2607         local_node = pgdat->node_id;
2608         load = nr_online_nodes;
2609         prev_node = local_node;
2610         nodes_clear(used_mask);
2611
2612         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2613         j = 0;
2614
2615         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2616                 int distance = node_distance(local_node, node);
2617
2618                 /*
2619                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2620                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2621                  */
2622                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2623                         zone_reclaim_mode = 1;
2624
2625                 /*
2626                  * We don't want to pressure a particular node.
2627                  * So adding penalty to the first node in same
2628                  * distance group to make it round-robin.
2629                  */
2630                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2631                         node_load[node] = load;
2632
2633                 prev_node = node;
2634                 load--;
2635                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2636                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2637                 else
2638                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2639         }
2640
2641         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2642                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2643                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2644         }
2645
2646         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2647 }
2648
2649 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2650 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2651 {
2652         struct zonelist *zonelist;
2653         struct zonelist_cache *zlc;
2654         struct zoneref *z;
2655
2656         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2657         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2658         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2659         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2660                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2661 }
2662
2663
2664 #else   /* CONFIG_NUMA */
2665
2666 static void set_zonelist_order(void)
2667 {
2668         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2669 }
2670
2671 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2672 {
2673         int node, local_node;
2674         enum zone_type j;
2675         struct zonelist *zonelist;
2676
2677         local_node = pgdat->node_id;
2678
2679         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2680         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2681
2682         /*
2683          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2684          * of all the other nodes.
2685          * We don't want to pressure a particular node, so when
2686          * building the zones for node N, we make sure that the
2687          * zones coming right after the local ones are those from
2688          * node N+1 (modulo N)
2689          */
2690         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2691                 if (!node_online(node))
2692                         continue;
2693                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2694                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2695         }
2696         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2697                 if (!node_online(node))
2698                         continue;
2699                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2700                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2701         }
2702
2703         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2704         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2705 }
2706
2707 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2708 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2709 {
2710         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2711 }
2712
2713 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2714
2715 /* return values int ....just for stop_machine() */
2716 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2717 {
2718         int nid;
2719
2720 #ifdef CONFIG_NUMA
2721         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2722 #endif
2723         for_each_online_node(nid) {
2724                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2725
2726                 build_zonelists(pgdat);
2727                 build_zonelist_cache(pgdat);
2728         }
2729         return 0;
2730 }
2731
2732 void build_all_zonelists(void)
2733 {
2734         set_zonelist_order();
2735
2736         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2737                 __build_all_zonelists(NULL);
2738                 mminit_verify_zonelist();
2739                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2740         } else {
2741                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2742                    of zonelist */
2743                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2744                 /* cpuset refresh routine should be here */
2745         }
2746         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2747         /*
2748          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2749          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2750          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2751          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2752          * disabled and enable it later
2753          */
2754         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2755                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2756         else
2757                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2758
2759         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2760                 "Total pages: %ld\n",
2761                         nr_online_nodes,
2762                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2763                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2764                         vm_total_pages);
2765 #ifdef CONFIG_NUMA
2766         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2767 #endif
2768 }
2769
2770 /*
2771  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2772  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2773  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2774  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2775  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2776  * conservative, even though it seems large.
2777  *
2778  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2779  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2780  */
2781 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2782
2783 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2784 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2785 {
2786         unsigned long size = 1;
2787
2788         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2789
2790         while (size < pages)
2791                 size <<= 1;
2792
2793         /*
2794          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2795          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2796          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2797          */
2798         size = min(size, 4096UL);
2799
2800         return max(size, 4UL);
2801 }
2802 #else
2803 /*
2804  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2805  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2806  *
2807  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2808  *
2809  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2810  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2811  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2812  *
2813  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2814  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2815  *
2816  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2817  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2818  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2819  */
2820 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2821 {
2822         return 4096UL;
2823 }
2824 #endif
2825
2826 /*
2827  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2828  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2829  * hash function before the remainder is taken.
2830  */
2831 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2832 {
2833         return ffz(~size);
2834 }
2835
2836 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2837
2838 /*
2839  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2840  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2841  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2842  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2843  * blocks as reclaim kicks in
2844  */
2845 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2846 {
2847         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2848         struct page *page;
2849         unsigned long block_migratetype;
2850         int reserve;
2851
2852         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2853         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2854         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2855         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2856                                                         pageblock_order;
2857
2858         /*
2859          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
2860          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
2861          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
2862          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
2863          * future allocation of hugepages at runtime.
2864          */
2865         reserve = min(2, reserve);
2866
2867         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2868                 if (!pfn_valid(pfn))
2869                         continue;
2870                 page = pfn_to_page(pfn);
2871
2872                 /* Watch out for overlapping nodes */
2873                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2874                         continue;
2875
2876                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2877                 if (PageReserved(page))
2878                         continue;
2879
2880                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2881
2882                 /* If this block is reserved, account for it */
2883                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2884                         reserve--;
2885                         continue;
2886                 }
2887
2888                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2889                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2890                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2891                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2892                         reserve--;
2893                         continue;
2894                 }
2895
2896                 /*
2897                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2898                  * take it back
2899                  */
2900                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2901                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2902                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2903                 }
2904         }
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2909  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2910  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2911  */
2912 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2913                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2914 {
2915         struct page *page;
2916         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2917         unsigned long pfn;
2918         struct zone *z;
2919
2920         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2921                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2922
2923         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2924         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2925                 /*
2926                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2927                  * handed to this function.  They do not
2928                  * exist on hotplugged memory.
2929                  */
2930                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2931                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2932                                 continue;
2933                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2934                                 continue;
2935                 }
2936                 page = pfn_to_page(pfn);
2937                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2938                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2939                 init_page_count(page);
2940                 reset_page_mapcount(page);
2941                 SetPageReserved(page);
2942                 /*
2943                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2944                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2945                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2946                  * the address space during boot when many long-lived
2947                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2948                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2949                  * setup_zone_migrate_reserve()
2950                  *
2951                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2952                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2953                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2954                  * pfn out of zone.
2955                  */
2956                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2957                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2958                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2959                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2960
2961                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2962 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2963                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2964                 if (!is_highmem_idx(zone))
2965                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2966 #endif
2967         }
2968 }
2969
2970 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2971 {
2972         int order, t;
2973         for_each_migratetype_order(order, t) {
2974                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2975                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2976         }
2977 }
2978
2979 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2980 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2981         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2982 #endif
2983
2984 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2985 {
2986 #ifdef CONFIG_MMU
2987         int batch;
2988
2989         /*
2990          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2991          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2992          *
2993          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2994          */
2995         batch = zone->present_pages / 1024;
2996         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2997                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2998         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2999         if (batch < 1)
3000                 batch = 1;
3001
3002         /*
3003          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3004          * of 2 value was found to be more likely to have
3005          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3006          *
3007          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3008          * batches of pages, one task can end up with a lot
3009          * of pages of one half of the possible page colors
3010          * and the other with pages of the other colors.
3011          */
3012         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3013
3014         return batch;
3015
3016 #else
3017         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3018          * conditions.
3019          *
3020          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3021          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3022          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3023          *
3024          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3025          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3026          * can be a significant delay between the individual batches being
3027          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3028          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3029          */
3030         return 0;
3031 #endif
3032 }
3033
3034 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3035 {
3036         struct per_cpu_pages *pcp;
3037         int migratetype;
3038
3039         memset(p, 0, sizeof(*p));
3040
3041         pcp = &p->pcp;
3042         pcp->count = 0;
3043         pcp->high = 6 * batch;
3044         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3045         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3046                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3047 }
3048
3049 /*
3050  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3051  * to the value high for the pageset p.
3052  */
3053
3054 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3055                                 unsigned long high)
3056 {
3057         struct per_cpu_pages *pcp;
3058
3059         pcp = &p->pcp;
3060         pcp->high = high;
3061         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3062         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3063                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3064 }
3065
3066
3067 #ifdef CONFIG_NUMA
3068 /*
3069  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3070  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3071  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3072  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3073  * with interrupts disabled.
3074  *
3075  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3076  *
3077  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3078  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3079  * hotplugged processors.
3080  *
3081  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3082  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3083  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3084  */
3085 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3086
3087 /*
3088  * Dynamically allocate memory for the
3089  * per cpu pageset array in struct zone.
3090  */
3091 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3092 {
3093         struct zone *zone, *dzone;
3094         int node = cpu_to_node(cpu);
3095
3096         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3097
3098         for_each_populated_zone(zone) {
3099                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3100                                          GFP_KERNEL, node);
3101                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3102                         goto bad;
3103
3104                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3105
3106                 if (percpu_pagelist_fraction)
3107                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3108                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3109         }
3110
3111         return 0;
3112 bad:
3113         for_each_zone(dzone) {
3114                 if (!populated_zone(dzone))
3115                         continue;
3116                 if (dzone == zone)
3117                         break;
3118                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3119                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3120         }
3121         return -ENOMEM;
3122 }
3123
3124 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3125 {
3126         struct zone *zone;
3127
3128         for_each_zone(zone) {
3129                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3130
3131                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3132                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3133                         kfree(pset);
3134                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3135         }
3136 }
3137
3138 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3139                 unsigned long action,
3140                 void *hcpu)
3141 {
3142         int cpu = (long)hcpu;
3143         int ret = NOTIFY_OK;
3144
3145         switch (action) {
3146         case CPU_UP_PREPARE:
3147         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3148                 if (process_zones(cpu))
3149                         ret = NOTIFY_BAD;
3150                 break;
3151         case CPU_UP_CANCELED:
3152         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3153         case CPU_DEAD:
3154         case CPU_DEAD_FROZEN:
3155                 free_zone_pagesets(cpu);
3156                 break;
3157         default:
3158                 break;
3159         }
3160         return ret;
3161 }
3162
3163 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3164         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3165
3166 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3167 {
3168         int err;
3169
3170         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3171          * A cpuup callback will do this for every cpu
3172          * as it comes online
3173          */
3174         err = process_zones(smp_processor_id());
3175         BUG_ON(err);
3176         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3177 }
3178
3179 #endif
3180
3181 static noinline __init_refok
3182 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3183 {
3184         int i;
3185         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3186         size_t alloc_size;
3187
3188         /*
3189          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3190          * per zone.
3191          */
3192         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3193                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3194         zone->wait_table_bits =
3195                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3196         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3197                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3198
3199         if (!slab_is_available()) {
3200                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3201                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3202         } else {
3203                 /*
3204                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3205                  * via memory hot-add.
3206                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3207                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3208                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3209                  * node itself as well.
3210                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3211                  * necessary.
3212                  */
3213                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3214         }
3215         if (!zone->wait_table)
3216                 return -ENOMEM;
3217
3218         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3219                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3220
3221         return 0;
3222 }
3223
3224 static int __zone_pcp_update(void *data)
3225 {
3226         struct zone *zone = data;
3227         int cpu;
3228         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3229
3230         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3231                 struct per_cpu_pageset *pset;
3232                 struct per_cpu_pages *pcp;
3233
3234                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3235                 pcp = &pset->pcp;
3236
3237                 local_irq_save(flags);
3238                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3239                 setup_pageset(pset, batch);
3240                 local_irq_restore(flags);
3241         }
3242         return 0;
3243 }
3244
3245 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3246 {
3247         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3248 }
3249
3250 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3251 {
3252         int cpu;
3253         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3254
3255         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3256 #ifdef CONFIG_NUMA
3257                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3258                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3259                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3260 #else
3261                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3262 #endif
3263         }
3264         if (zone->present_pages)
3265                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3266                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3267 }
3268
3269 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3270                                         unsigned long zone_start_pfn,
3271                                         unsigned long size,
3272                                         enum memmap_context context)
3273 {
3274         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3275         int ret;
3276         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3277         if (ret)
3278                 return ret;
3279         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3280
3281         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3282
3283         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3284                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3285                         pgdat->node_id,
3286                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3287                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3288
3289         zone_init_free_lists(zone);
3290
3291         return 0;
3292 }
3293
3294 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3295 /*
3296  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3297  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3298  */
3299 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3300 {
3301         int i;
3302
3303         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3304                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3305                         return i;
3306
3307         return -1;
3308 }
3309
3310 /*
3311  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3312  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3313  */
3314 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3315 {
3316         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3317                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3318                         return index;
3319
3320         return -1;
3321 }
3322
3323 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3324 /*
3325  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3326  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3327  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3328  * alternative
3329  */
3330 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3331 {
3332         int i;
3333
3334         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3335                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3336                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3337
3338                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3339                         return early_node_map[i].nid;
3340         }
3341         /* This is a memory hole */
3342         return -1;
3343 }
3344 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3345
3346 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3347 {
3348         int nid;
3349
3350         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3351         if (nid >= 0)
3352                 return nid;
3353         /* just returns 0 */
3354         return 0;
3355 }
3356
3357 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3358 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3359 {
3360         int nid;
3361
3362         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3363         if (nid >= 0 && nid != node)
3364                 return false;
3365         return true;
3366 }
3367 #endif
3368
3369 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3370 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3371         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3372                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3373
3374 /**
3375  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3376  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3377  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3378  *
3379  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3380  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3381  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3382  */
3383 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3384                                                 unsigned long max_low_pfn)
3385 {
3386         int i;
3387
3388         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3389                 unsigned long size_pages = 0;
3390                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3391
3392                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3393                         continue;
3394
3395                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3396                         end_pfn = max_low_pfn;
3397
3398                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3399                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3400                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3401                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3402         }
3403 }
3404
3405 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3406 {
3407         int i;
3408         int ret;
3409
3410         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3411                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3412                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3413                 if (ret)
3414                         break;
3415         }
3416 }
3417 /**
3418  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3419  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3420  *
3421  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3422  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3423  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3424  */
3425 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3426 {
3427         int i;
3428
3429         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3430                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3431                                 early_node_map[i].start_pfn,
3432                                 early_node_map[i].end_pfn);
3433 }
3434
3435 /**
3436  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3437  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3438  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3439  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3440  *
3441  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3442  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3443  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3444  * PFNs will be 0.
3445  */
3446 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3447                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3448 {
3449         int i;
3450         *start_pfn = -1UL;
3451         *end_pfn = 0;
3452
3453         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3454                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3455                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3456         }
3457
3458         if (*start_pfn == -1UL)
3459                 *start_pfn = 0;
3460 }
3461
3462 /*
3463  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3464  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3465  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3466  */
3467 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3468 {
3469         int zone_index;
3470         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3471                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3472                         continue;
3473
3474                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3475                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3476                         break;
3477         }
3478
3479         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3480         movable_zone = zone_index;
3481 }
3482
3483 /*
3484  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3485  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3486  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3487  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3488  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3489  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3490  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3491  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3492  */
3493 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3494                                         unsigned long zone_type,
3495                                         unsigned long node_start_pfn,
3496                                         unsigned long node_end_pfn,
3497                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3498                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3499 {
3500         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3501         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3502                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3503                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3504                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3505                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3506                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3507
3508                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3509                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3510                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3511                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3512
3513                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3514                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3515                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3516         }
3517 }
3518
3519 /*
3520  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3521  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3522  */
3523 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3524                                         unsigned long zone_type,
3525                                         unsigned long *ignored)
3526 {
3527         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3528         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3529
3530         /* Get the start and end of the node and zone */
3531         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3532         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3533         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3534         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3535                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3536                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3537
3538         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3539         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3540                 return 0;
3541
3542         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3543         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3544         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3545
3546         /* Return the spanned pages */
3547         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3548 }
3549
3550 /*
3551  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3552  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3553  */
3554 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3555                                 unsigned long range_start_pfn,
3556                                 unsigned long range_end_pfn)
3557 {
3558         int i = 0;
3559         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3560         unsigned long start_pfn;
3561
3562         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3563         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3564         if (i == -1)
3565                 return 0;
3566
3567         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3568
3569         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3570         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3571                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3572
3573         /* Find all holes for the zone within the node */
3574         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3575
3576                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3577                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3578                         break;
3579
3580                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3581                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3582                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3583
3584                 /* Update the hole size cound and move on */
3585                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3586                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3587                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3588                 }
3589                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3590         }
3591
3592         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3593         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3594                 hole_pages += range_end_pfn -
3595                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3596
3597         return hole_pages;
3598 }
3599
3600 /**
3601  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3602  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3603  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3604  *
3605  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3606  */
3607 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3608                                                         unsigned long end_pfn)
3609 {
3610         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3611 }
3612
3613 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3614 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3615                                         unsigned long zone_type,
3616                                         unsigned long *ignored)
3617 {
3618         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3619         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3620
3621         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3622         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3623                                                         node_start_pfn);
3624         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3625                                                         node_end_pfn);
3626
3627         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3628                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3629                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3630         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3631 }
3632
3633 #else
3634 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3635                                         unsigned long zone_type,
3636                                         unsigned long *zones_size)
3637 {
3638         return zones_size[zone_type];
3639 }
3640
3641 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3642                                                 unsigned long zone_type,
3643                                                 unsigned long *zholes_size)
3644 {
3645         if (!zholes_size)
3646                 return 0;
3647
3648         return zholes_size[zone_type];
3649 }
3650
3651 #endif
3652
3653 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3654                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3655 {
3656         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3657         enum zone_type i;
3658
3659         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3660                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3661                                                                 zones_size);
3662         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3663
3664         realtotalpages = totalpages;
3665         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3666                 realtotalpages -=
3667                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3668                                                                 zholes_size);
3669         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3670         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3671                                                         realtotalpages);
3672 }
3673
3674 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3675 /*
3676  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3677  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3678  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3679  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3680  * bytes.
3681  */
3682 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3683 {
3684         unsigned long usemapsize;
3685
3686         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3687         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3688         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3689         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3690
3691         return usemapsize / 8;
3692 }
3693
3694 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3695                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3696 {
3697         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3698         zone->pageblock_flags = NULL;
3699         if (usemapsize)
3700                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3701 }
3702 #else
3703 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3704                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3705 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3706
3707 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3708
3709 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3710 static inline int pageblock_default_order(void)
3711 {
3712         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3713                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3714
3715         return MAX_ORDER-1;
3716 }
3717
3718 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3719 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3720 {
3721         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3722         if (pageblock_order)
3723                 return;
3724
3725         /*
3726          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3727          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3728          */
3729         pageblock_order = order;
3730 }
3731 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3732
3733 /*
3734  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3735  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3736  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3737  * pageblock_order based on the kernel config
3738  */
3739 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3740 {
3741         return MAX_ORDER-1;
3742 }
3743 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3744
3745 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3746
3747 /*
3748  * Set up the zone data structures:
3749  *   - mark all pages reserved
3750  *   - mark all memory queues empty
3751  *   - clear the memory bitmaps
3752  */
3753 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3754                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3755 {
3756         enum zone_type j;
3757         int nid = pgdat->node_id;
3758         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3759         int ret;
3760
3761         pgdat_resize_init(pgdat);
3762         pgdat->nr_zones = 0;
3763         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3764         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3765         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3766         
3767         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3768                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3769                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3770                 enum lru_list l;
3771
3772                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3773                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3774                                                                 zholes_size);
3775
3776                 /*
3777                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3778                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3779                  * and per-cpu initialisations
3780                  */
3781                 memmap_pages =
3782                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3783                 if (realsize >= memmap_pages) {
3784                         realsize -= memmap_pages;
3785                         if (memmap_pages)
3786                                 printk(KERN_DEBUG
3787                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3788                                        zone_names[j], memmap_pages);
3789                 } else
3790                         printk(KERN_WARNING
3791                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3792                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3793
3794                 /* Account for reserved pages */
3795                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3796                         realsize -= dma_reserve;
3797                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3798                                         zone_names[0], dma_reserve);
3799                 }
3800
3801                 if (!is_highmem_idx(j))
3802                         nr_kernel_pages += realsize;
3803                 nr_all_pages += realsize;
3804
3805                 zone->spanned_pages = size;
3806                 zone->present_pages = realsize;
3807 #ifdef CONFIG_NUMA
3808                 zone->node = nid;
3809                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3810                                                 / 100;
3811                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3812 #endif
3813                 zone->name = zone_names[j];
3814                 spin_lock_init(&zone->lock);
3815                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3816                 zone_seqlock_init(zone);
3817                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3818
3819                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3820
3821                 zone_pcp_init(zone);
3822                 for_each_lru(l) {
3823                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3824                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
3825                 }
3826                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3827                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3828                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3829                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3830                 zap_zone_vm_stats(zone);
3831                 zone->flags = 0;
3832                 if (!size)
3833                         continue;
3834
3835                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3836                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3837                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3838                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3839                 BUG_ON(ret);
3840                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3841                 zone_start_pfn += size;
3842         }
3843 }
3844
3845 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3846 {
3847         /* Skip empty nodes */
3848         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3849                 return;
3850
3851 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3852         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3853         if (!pgdat->node_mem_map) {
3854                 unsigned long size, start, end;
3855                 struct page *map;
3856
3857                 /*
3858                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3859                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3860                  * for the buddy allocator to function correctly.
3861                  */
3862                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3863                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3864                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3865                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3866                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3867                 if (!map)
3868                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3869                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3870         }
3871 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3872         /*
3873          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3874          */
3875         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3876                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3877 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3878                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3879                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3880 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3881         }
3882 #endif
3883 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3884 }
3885
3886 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3887                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3888 {
3889         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3890
3891         pgdat->node_id = nid;
3892         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3893         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3894
3895         alloc_node_mem_map(pgdat);
3896 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3897         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3898                 nid, (unsigned long)pgdat,
3899                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3900 #endif
3901
3902         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3903 }
3904
3905 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3906
3907 #if MAX_NUMNODES > 1
3908 /*
3909  * Figure out the number of possible node ids.
3910  */
3911 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3912 {
3913         unsigned int node;
3914         unsigned int highest = 0;
3915
3916         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3917                 highest = node;
3918         nr_node_ids = highest + 1;
3919 }
3920 #else
3921 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3922 {
3923 }
3924 #endif
3925
3926 /**
3927  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3928  * @nid: The node ID the range resides on
3929  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3930  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3931  *
3932  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3933  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3934  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3935  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3936  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3937  */
3938 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3939                                                 unsigned long end_pfn)
3940 {
3941         int i;
3942
3943         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3944                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3945                         "%d entries of %d used\n",
3946                         nid, start_pfn, end_pfn,
3947                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3948
3949         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3950
3951         /* Merge with existing active regions if possible */
3952         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3953                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3954                         continue;
3955
3956                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3957                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3958                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3959                         return;
3960
3961                 /* Merge forward if suitable */
3962                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3963                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3964                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3965                         return;
3966                 }
3967
3968                 /* Merge backward if suitable */
3969                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3970                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3971                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3972                         return;
3973                 }
3974         }
3975
3976         /* Check that early_node_map is large enough */
3977         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3978                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3979                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3980                 return;
3981         }
3982
3983         early_node_map[i].nid = nid;
3984         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3985         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3986         nr_nodemap_entries = i + 1;
3987 }
3988
3989 /**
3990  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3991  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3992  * @start_pfn: The new PFN of the range
3993  * @end_pfn: The new PFN of the range
3994  *
3995  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3996  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3997  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3998  * range.
3999  */
4000 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4001                                 unsigned long end_pfn)
4002 {
4003         int i, j;
4004         int removed = 0;
4005
4006         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4007                           nid, start_pfn, end_pfn);
4008
4009         /* Find the old active region end and shrink */
4010         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4011                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4012                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4013                         /* clear it */
4014                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4015                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4016                         removed = 1;
4017                         continue;
4018                 }
4019                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4020                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4021                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4022                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4023                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4024                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4025                         continue;
4026                 }
4027                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4028                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4029                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4030                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4031                         continue;
4032                 }
4033         }
4034
4035         if (!removed)
4036                 return;
4037
4038         /* remove the blank ones */
4039         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4040                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4041                         continue;
4042                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4043                         continue;
4044                 /* we found it, get rid of it */
4045                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4046                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4047                                 sizeof(early_node_map[j]));
4048                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4049                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4050                 nr_nodemap_entries--;
4051         }
4052 }
4053
4054 /**
4055  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4056  *
4057  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4058  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4059  * all currently registered regions.
4060  */
4061 void __init remove_all_active_ranges(void)
4062 {
4063         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4064         nr_nodemap_entries = 0;
4065 }
4066
4067 /* Compare two active node_active_regions */
4068 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4069 {
4070         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4071         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4072
4073         /* Done this way to avoid overflows */
4074         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4075                 return 1;
4076         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4077                 return -1;
4078
4079         return 0;
4080 }
4081
4082 /* sort the node_map by start_pfn */
4083 static void __init sort_node_map(void)
4084 {
4085         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4086                         sizeof(struct node_active_region),
4087                         cmp_node_active_region, NULL);
4088 }
4089
4090 /* Find the lowest pfn for a node */
4091 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4092 {
4093         int i;
4094         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4095
4096         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4097         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4098                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4099
4100         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4101                 printk(KERN_WARNING
4102                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4103                 return 0;
4104         }
4105
4106         return min_pfn;
4107 }
4108
4109 /**
4110  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4111  *
4112  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4113  * add_active_range().
4114  */
4115 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4116 {
4117         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4118 }
4119
4120 /*
4121  * early_calculate_totalpages()
4122  * Sum pages in active regions for movable zone.
4123  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4124  */
4125 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4126 {
4127         int i;
4128         unsigned long totalpages = 0;
4129
4130         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4131                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4132                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4133                 totalpages += pages;
4134                 if (pages)
4135                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4136         }
4137         return totalpages;
4138 }
4139
4140 /*
4141  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4142  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4143  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4144  * others
4145  */
4146 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4147 {
4148         int i, nid;
4149         unsigned long usable_startpfn;
4150         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4151         /* save the state before borrow the nodemask */
4152         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4153         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4154         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4155
4156         /*
4157          * If movablecore was specified, calculate what size of
4158          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4159          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4160          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4161          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4162          * what movablecore would have allowed.
4163          */
4164         if (required_movablecore) {
4165                 unsigned long corepages;
4166
4167                 /*
4168                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4169                  * was requested by the user
4170                  */
4171                 required_movablecore =
4172                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4173                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4174
4175                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4176         }
4177
4178         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4179         if (!required_kernelcore)
4180                 goto out;
4181
4182         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4183         find_usable_zone_for_movable();
4184         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4185
4186 restart:
4187         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4188         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4189         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4190                 /*
4191                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4192                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4193                  * amount of memory for the kernel
4194                  */
4195                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4196                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4197
4198                 /*
4199                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4200                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4201                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4202                  */
4203                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4204
4205                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4206                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4207                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4208                         unsigned long size_pages;
4209
4210                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4211                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4212                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4213                         if (start_pfn >= end_pfn)
4214                                 continue;
4215
4216                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4217                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4218                                 unsigned long kernel_pages;
4219                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4220                                                                 - start_pfn;
4221
4222                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4223                                                         kernelcore_remaining);
4224                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4225                                                         required_kernelcore);
4226
4227                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4228                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4229
4230                                         /*
4231                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4232                                          * that if we have to rebalance
4233                                          * kernelcore across nodes, we will
4234                                          * not double account here
4235                                          */
4236                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4237                                         continue;
4238                                 }
4239                                 start_pfn = usable_startpfn;
4240                         }
4241
4242                         /*
4243                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4244                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4245                          * number of pages used as kernelcore
4246                          */
4247                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4248                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4249                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4250                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4251
4252                         /*
4253                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4254                          * break if the kernelcore for this node has been
4255                          * satisified
4256                          */
4257                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4258                                                                 size_pages);
4259                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4260                         if (!kernelcore_remaining)
4261                                 break;
4262                 }
4263         }
4264
4265         /*
4266          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4267          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4268          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4269          * satisified
4270          */
4271         usable_nodes--;
4272         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4273                 goto restart;
4274
4275         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4276         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4277                 zone_movable_pfn[nid] =
4278                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4279
4280 out:
4281         /* restore the node_state */
4282         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4283 }
4284
4285 /* Any regular memory on that node ? */
4286 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4287 {
4288 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4289         enum zone_type zone_type;
4290
4291         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4292                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4293                 if (zone->present_pages)
4294                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4295         }
4296 #endif
4297 }
4298
4299 /**
4300  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4301  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4302  *
4303  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4304  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4305  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4306  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4307  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4308  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4309  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4310  * at arch_max_dma_pfn.
4311  */
4312 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4313 {
4314         unsigned long nid;
4315         int i;
4316
4317         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4318         sort_node_map();
4319
4320         /* Record where the zone boundaries are */
4321         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4322                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4323         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4324                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4325         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4326         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4327         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4328                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4329                         continue;
4330                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4331                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4332                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4333                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4334         }
4335         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4336         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4337
4338         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4339         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4340         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4341
4342         /* Print out the zone ranges */
4343         printk("Zone PFN ranges:\n");
4344         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4345                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4346                         continue;
4347                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4348                                 zone_names[i],
4349                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4350                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4351         }
4352
4353         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4354         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4355         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4356                 if (zone_movable_pfn[i])
4357                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4358         }
4359
4360         /* Print out the early_node_map[] */
4361         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4362         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4363                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4364                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4365                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4366
4367         /* Initialise every node */
4368         mminit_verify_pageflags_layout();
4369         setup_nr_node_ids();
4370         for_each_online_node(nid) {
4371                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4372                 free_area_init_node(nid, NULL,
4373                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4374
4375                 /* Any memory on that node */
4376                 if (pgdat->node_present_pages)
4377                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4378                 check_for_regular_memory(pgdat);
4379         }
4380 }
4381
4382 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4383 {
4384         unsigned long long coremem;
4385         if (!p)
4386                 return -EINVAL;
4387
4388         coremem = memparse(p, &p);
4389         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4390
4391         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4392         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4393
4394         return 0;
4395 }
4396
4397 /*
4398  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4399  * cannot be reclaimed or migrated.
4400  */
4401 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4402 {
4403         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4404 }
4405
4406 /*
4407  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4408  * can be reclaimed or migrated.
4409  */
4410 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4411 {
4412         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4413 }
4414
4415 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4416 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4417
4418 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4419
4420 /**
4421  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4422  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4423  *
4424  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4425  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4426  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4427  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4428  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4429  * smaller per-cpu batchsize.
4430  */
4431 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4432 {
4433         dma_reserve = new_dma_reserve;
4434 }
4435
4436 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4437 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4438 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4439 #endif
4440
4441 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4442 {
4443         free_area_init_node(0, zones_size,
4444                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4445 }
4446
4447 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4448                                  unsigned long action, void *hcpu)
4449 {
4450         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4451
4452         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4453                 drain_pages(cpu);
4454
4455                 /*
4456                  * Spill the event counters of the dead processor
4457                  * into the current processors event counters.
4458                  * This artificially elevates the count of the current
4459                  * processor.
4460                  */
4461                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4462
4463                 /*
4464                  * Zero the differential counters of the dead processor
4465                  * so that the vm statistics are consistent.
4466                  *
4467                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4468                  * race with what we are doing.
4469                  */
4470                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4471         }
4472         return NOTIFY_OK;
4473 }
4474
4475 void __init page_alloc_init(void)
4476 {
4477         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4478 }
4479
4480 /*
4481  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4482  *      or min_free_kbytes changes.
4483  */
4484 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4485 {
4486         struct pglist_data *pgdat;
4487         unsigned long reserve_pages = 0;
4488         enum zone_type i, j;
4489
4490         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4491                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4492                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4493                         unsigned long max = 0;
4494
4495                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4496                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4497                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4498                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4499                         }
4500
4501                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4502                         max += high_wmark_pages(zone);
4503
4504                         if (max > zone->present_pages)
4505                                 max = zone->present_pages;
4506                         reserve_pages += max;
4507                 }
4508         }
4509         totalreserve_pages = reserve_pages;
4510 }
4511
4512 /*
4513  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4514  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4515  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4516  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4517  */
4518 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4519 {
4520         struct pglist_data *pgdat;
4521         enum zone_type j, idx;
4522
4523         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4524                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4525                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4526                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4527
4528                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4529
4530                         idx = j;
4531                         while (idx) {
4532                                 struct zone *lower_zone;
4533
4534                                 idx--;
4535
4536                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4537                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4538
4539                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4540                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4541                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4542                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4543                         }
4544                 }
4545         }
4546
4547         /* update totalreserve_pages */
4548         calculate_totalreserve_pages();
4549 }
4550
4551 /**
4552  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4553  * or when memory is hot-{added|removed}
4554  *
4555  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4556  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4557  */
4558 void setup_per_zone_wmarks(void)
4559 {
4560         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4561         unsigned long lowmem_pages = 0;
4562         struct zone *zone;
4563         unsigned long flags;
4564
4565         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4566         for_each_zone(zone) {
4567                 if (!is_highmem(zone))
4568                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4569         }
4570
4571         for_each_zone(zone) {
4572                 u64 tmp;
4573
4574                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4575                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4576                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4577                 if (is_highmem(zone)) {
4578                         /*
4579                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4580                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4581                          * value here.
4582                          *
4583                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4584                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4585                          * not be capped for highmem.
4586                          */
4587                         int min_pages;
4588
4589                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4590                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4591                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4592                         if (min_pages > 128)
4593                                 min_pages = 128;
4594                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4595                 } else {
4596                         /*
4597                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4598                          * proportionate to the zone's size.
4599                          */
4600                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4601                 }
4602
4603                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4604                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4605                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4606                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4607         }
4608
4609         /* update totalreserve_pages */
4610         calculate_totalreserve_pages();
4611 }
4612
4613 /*
4614  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4615  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4616  * to be referenced again before it is swapped out.
4617  *
4618  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4619  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4620  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4621  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4622  *
4623  * total     target    max
4624  * memory    ratio     inactive anon
4625  * -------------------------------------
4626  *   10MB       1         5MB
4627  *  100MB       1        50MB
4628  *    1GB       3       250MB
4629  *   10GB      10       0.9GB
4630  *  100GB      31         3GB
4631  *    1TB     101        10GB
4632  *   10TB     320        32GB
4633  */
4634 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4635 {
4636         unsigned int gb, ratio;
4637
4638         /* Zone size in gigabytes */
4639         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4640         if (gb)
4641                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4642         else
4643                 ratio = 1;
4644
4645         zone->inactive_ratio = ratio;
4646 }
4647
4648 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4649 {
4650         struct zone *zone;
4651
4652         for_each_zone(zone)
4653                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4654 }
4655
4656 /*
4657  * Initialise min_free_kbytes.
4658  *
4659  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4660  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4661  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4662  *
4663  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4664  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4665  *
4666  * which yields
4667  *
4668  * 16MB:        512k
4669  * 32MB:        724k
4670  * 64MB:        1024k
4671  * 128MB:       1448k
4672  * 256MB:       2048k
4673  * 512MB:       2896k
4674  * 1024MB:      4096k
4675  * 2048MB:      5792k
4676  * 4096MB:      8192k
4677  * 8192MB:      11584k
4678  * 16384MB:     16384k
4679  */
4680 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4681 {
4682         unsigned long lowmem_kbytes;
4683
4684         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4685
4686         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4687         if (min_free_kbytes < 128)
4688                 min_free_kbytes = 128;
4689         if (min_free_kbytes > 65536)
4690                 min_free_kbytes = 65536;
4691         setup_per_zone_wmarks();
4692         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4693         setup_per_zone_inactive_ratio();
4694         return 0;
4695 }
4696 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4697
4698 /*
4699  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4700  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4701  *      changes.
4702  */
4703 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4704         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4705 {
4706         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4707         if (write)
4708                 setup_per_zone_wmarks();
4709         return 0;
4710 }
4711
4712 #ifdef CONFIG_NUMA
4713 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4714         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4715 {
4716         struct zone *zone;
4717         int rc;
4718
4719         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4720         if (rc)
4721                 return rc;
4722
4723         for_each_zone(zone)
4724                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4725                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4726         return 0;
4727 }
4728
4729 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4730         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4731 {
4732         struct zone *zone;
4733         int rc;
4734
4735         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4736         if (rc)
4737                 return rc;
4738
4739         for_each_zone(zone)
4740                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4741                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4742         return 0;
4743 }
4744 #endif
4745
4746 /*
4747  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4748  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4749  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4750  *
4751  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4752  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4753  * if in function of the boot time zone sizes.
4754  */
4755 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4756         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4757 {
4758         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4759         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4760         return 0;
4761 }
4762
4763 /*
4764  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4765  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4766  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4767  */
4768
4769 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4770         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4771 {
4772         struct zone *zone;
4773         unsigned int cpu;
4774         int ret;
4775
4776         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4777         if (!write || (ret == -EINVAL))
4778                 return ret;
4779         for_each_populated_zone(zone) {
4780                 for_each_online_cpu(cpu) {
4781                         unsigned long  high;
4782                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4783                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4784                 }
4785         }
4786         return 0;
4787 }
4788
4789 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4790
4791 #ifdef CONFIG_NUMA
4792 static int __init set_hashdist(char *str)
4793 {
4794         if (!str)
4795                 return 0;
4796         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4797         return 1;
4798 }
4799 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4800 #endif
4801
4802 /*
4803  * allocate a large system hash table from bootmem
4804  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4805  *   quantity of entries
4806  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4807  */
4808 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4809                                      unsigned long bucketsize,
4810                                      unsigned long numentries,
4811                                      int scale,
4812                                      int flags,
4813                                      unsigned int *_hash_shift,
4814                                      unsigned int *_hash_mask,
4815                                      unsigned long limit)
4816 {
4817         unsigned long long max = limit;
4818         unsigned long log2qty, size;
4819         void *table = NULL;
4820
4821         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4822         if (!numentries) {
4823                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4824                 numentries = nr_kernel_pages;
4825                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4826                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4827                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4828
4829                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4830                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4831                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4832                 else
4833                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4834
4835                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4836                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
4837                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
4838                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
4839                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
4840                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
4841                                 BUG_ON(!numentries);
4842                         }
4843                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4844                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4845         }
4846         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4847
4848         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4849         if (max == 0) {
4850                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4851                 do_div(max, bucketsize);
4852         }
4853
4854         if (numentries > max)
4855                 numentries = max;
4856
4857         log2qty = ilog2(numentries);
4858
4859         do {
4860                 size = bucketsize << log2qty;
4861                 if (flags & HASH_EARLY)
4862                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4863                 else if (hashdist)
4864                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4865                 else {
4866                         /*
4867                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4868                          * some pages at the end of hash table which
4869                          * alloc_pages_exact() automatically does
4870                          */
4871                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4872                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4873                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4874                         }
4875                 }
4876         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4877
4878         if (!table)
4879                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4880
4881         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4882                tablename,
4883                (1U << log2qty),
4884                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4885                size);
4886
4887         if (_hash_shift)
4888                 *_hash_shift = log2qty;
4889         if (_hash_mask)
4890                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4891
4892         return table;
4893 }
4894
4895 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4896 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4897                                                         unsigned long pfn)
4898 {
4899 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4900         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4901 #else
4902         return zone->pageblock_flags;
4903 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4904 }
4905
4906 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4907 {
4908 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4909         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4910         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4911 #else
4912         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4913         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4914 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4915 }
4916
4917 /**
4918  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4919  * @page: The page within the block of interest
4920  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4921  * @end_bitidx: The last bit of interest
4922  * returns pageblock_bits flags
4923  */
4924 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4925                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4926 {
4927         struct zone *zone;
4928         unsigned long *bitmap;
4929         unsigned long pfn, bitidx;
4930         unsigned long flags = 0;
4931         unsigned long value = 1;
4932
4933         zone = page_zone(page);
4934         pfn = page_to_pfn(page);
4935         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4936         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4937
4938         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4939                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4940                         flags |= value;
4941
4942         return flags;
4943 }
4944
4945 /**
4946  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4947  * @page: The page within the block of interest
4948  * @start_bitidx: The first bit of interest
4949  * @end_bitidx: The last bit of interest
4950  * @flags: The flags to set
4951  */
4952 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4953                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4954 {
4955         struct zone *zone;
4956         unsigned long *bitmap;
4957         unsigned long pfn, bitidx;
4958         unsigned long value = 1;
4959
4960         zone = page_zone(page);
4961         pfn = page_to_pfn(page);
4962         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4963         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4964         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4965         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4966
4967         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4968                 if (flags & value)
4969                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4970                 else
4971                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4972 }
4973
4974 /*
4975  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4976  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4977  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4978  */
4979
4980 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4981 {
4982         struct zone *zone;
4983         unsigned long flags;
4984         int ret = -EBUSY;
4985         int zone_idx;
4986
4987         zone = page_zone(page);
4988         zone_idx = zone_idx(zone);
4989         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4990         /*
4991          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4992          */
4993         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE &&
4994             zone_idx != ZONE_MOVABLE)
4995                 goto out;
4996         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4997         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4998         ret = 0;
4999 out:
5000         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5001         if (!ret)
5002                 drain_all_pages();
5003         return ret;
5004 }
5005
5006 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5007 {
5008         struct zone *zone;
5009         unsigned long flags;
5010         zone = page_zone(page);
5011         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5012         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5013                 goto out;
5014         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5015         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5016 out:
5017         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5018 }
5019
5020 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5021 /*
5022  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5023  */
5024 void
5025 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5026 {
5027         struct page *page;
5028         struct zone *zone;
5029         int order, i;
5030         unsigned long pfn;
5031         unsigned long flags;
5032         /* find the first valid pfn */
5033         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5034                 if (pfn_valid(pfn))
5035                         break;
5036         if (pfn == end_pfn)
5037                 return;
5038         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5039         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5040         pfn = start_pfn;
5041         while (pfn < end_pfn) {
5042                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5043                         pfn++;
5044                         continue;
5045                 }
5046                 page = pfn_to_page(pfn);
5047                 BUG_ON(page_count(page));
5048                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5049                 order = page_order(page);
5050 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5051                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5052                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5053 #endif
5054                 list_del(&page->lru);
5055                 rmv_page_order(page);
5056                 zone->free_area[order].nr_free--;
5057                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5058                                       - (1UL << order));
5059                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5060                         SetPageReserved((page+i));
5061                 pfn += (1 << order);
5062         }
5063         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5064 }
5065 #endif