page allocator: always wake kswapd when restarting an allocation attempt after direct...
[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 int percpu_pagelist_fraction;
76 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
77
78 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
79 int pageblock_order __read_mostly;
80 #endif
81
82 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
83
84 /*
85  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
86  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
87  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
88  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
89  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
90  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
91  *
92  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
93  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
94  */
95 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
96 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
97          256,
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
100          256,
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
103          32,
104 #endif
105          32,
106 };
107
108 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
109
110 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
112          "DMA",
113 #endif
114 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
115          "DMA32",
116 #endif
117          "Normal",
118 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
119          "HighMem",
120 #endif
121          "Movable",
122 };
123
124 int min_free_kbytes = 1024;
125
126 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
127 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
128 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
129
130 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
131   /*
132    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
133    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
134    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
135    * so the number of times add_active_range() can be called is
136    * related to the number of nodes and the number of holes
137    */
138   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
140     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
141   #else
142     #if MAX_NUMNODES >= 32
143       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
144       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
145     #else
146       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
147       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
148     #endif
149   #endif
150
151   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
152   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
153   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
156   static unsigned long __initdata required_movablecore;
157   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
158
159   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
160   int movable_zone;
161   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
162 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
163
164 #if MAX_NUMNODES > 1
165 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
166 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
167 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
168 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
169 #endif
170
171 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
172
173 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
174 {
175
176         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
177                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
178
179         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
180                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
181 }
182
183 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
184
185 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
186 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
187 {
188         int ret = 0;
189         unsigned seq;
190         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
191
192         do {
193                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
194                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
195                         ret = 1;
196                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
197                         ret = 1;
198         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
199
200         return ret;
201 }
202
203 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
204 {
205         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
206                 return 0;
207         if (zone != page_zone(page))
208                 return 0;
209
210         return 1;
211 }
212 /*
213  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
214  */
215 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
216 {
217         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
218                 return 1;
219         if (!page_is_consistent(zone, page))
220                 return 1;
221
222         return 0;
223 }
224 #else
225 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
226 {
227         return 0;
228 }
229 #endif
230
231 static void bad_page(struct page *page)
232 {
233         static unsigned long resume;
234         static unsigned long nr_shown;
235         static unsigned long nr_unshown;
236
237         /* Don't complain about poisoned pages */
238         if (PageHWPoison(page)) {
239                 __ClearPageBuddy(page);
240                 return;
241         }
242
243         /*
244          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
245          * or allow a steady drip of one report per second.
246          */
247         if (nr_shown == 60) {
248                 if (time_before(jiffies, resume)) {
249                         nr_unshown++;
250                         goto out;
251                 }
252                 if (nr_unshown) {
253                         printk(KERN_ALERT
254                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
255                                 nr_unshown);
256                         nr_unshown = 0;
257                 }
258                 nr_shown = 0;
259         }
260         if (nr_shown++ == 0)
261                 resume = jiffies + 60 * HZ;
262
263         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
264                 current->comm, page_to_pfn(page));
265         printk(KERN_ALERT
266                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
267                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
268                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
269
270         dump_stack();
271 out:
272         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
273         __ClearPageBuddy(page);
274         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
275 }
276
277 /*
278  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
279  *
280  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
281  *
282  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
283  *
284  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
285  * the head page (even the head page has this).
286  *
287  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
288  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
289  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
290  */
291
292 static void free_compound_page(struct page *page)
293 {
294         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
295 }
296
297 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
298 {
299         int i;
300         int nr_pages = 1 << order;
301
302         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
303         set_compound_order(page, order);
304         __SetPageHead(page);
305         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
306                 struct page *p = page + i;
307
308                 __SetPageTail(p);
309                 p->first_page = page;
310         }
311 }
312
313 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
314 {
315         int i;
316         int nr_pages = 1 << order;
317         int bad = 0;
318
319         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
320             unlikely(!PageHead(page))) {
321                 bad_page(page);
322                 bad++;
323         }
324
325         __ClearPageHead(page);
326
327         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
328                 struct page *p = page + i;
329
330                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
331                         bad_page(page);
332                         bad++;
333                 }
334                 __ClearPageTail(p);
335         }
336
337         return bad;
338 }
339
340 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
341 {
342         int i;
343
344         /*
345          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
346          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
347          */
348         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
349         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
350                 clear_highpage(page + i);
351 }
352
353 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
354 {
355         set_page_private(page, order);
356         __SetPageBuddy(page);
357 }
358
359 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
360 {
361         __ClearPageBuddy(page);
362         set_page_private(page, 0);
363 }
364
365 /*
366  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
367  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
368  *
369  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
370  * the following equation:
371  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
372  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
373  * 1 buddy is #10:
374  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
375  *
376  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
377  * satisfies the following equation:
378  *     P = B & ~(1 << O)
379  *
380  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
381  */
382 static inline struct page *
383 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
384 {
385         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
386
387         return page + (buddy_idx - page_idx);
388 }
389
390 static inline unsigned long
391 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
392 {
393         return (page_idx & ~(1 << order));
394 }
395
396 /*
397  * This function checks whether a page is free && is the buddy
398  * we can do coalesce a page and its buddy if
399  * (a) the buddy is not in a hole &&
400  * (b) the buddy is in the buddy system &&
401  * (c) a page and its buddy have the same order &&
402  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
403  *
404  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
405  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
406  *
407  * For recording page's order, we use page_private(page).
408  */
409 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
410                                                                 int order)
411 {
412         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
413                 return 0;
414
415         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
416                 return 0;
417
418         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
419                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
420                 return 1;
421         }
422         return 0;
423 }
424
425 /*
426  * Freeing function for a buddy system allocator.
427  *
428  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
429  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
430  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
431  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
432  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
433  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
434  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
435  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
436  * parts of the VM system.
437  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
438  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
439  * order is recorded in page_private(page) field.
440  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
441  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
442  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
443  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
444  * triggers coalescing into a block of larger size.            
445  *
446  * -- wli
447  */
448
449 static inline void __free_one_page(struct page *page,
450                 struct zone *zone, unsigned int order,
451                 int migratetype)
452 {
453         unsigned long page_idx;
454
455         if (unlikely(PageCompound(page)))
456                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
457                         return;
458
459         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
460
461         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
462
463         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
464         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
465
466         while (order < MAX_ORDER-1) {
467                 unsigned long combined_idx;
468                 struct page *buddy;
469
470                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
471                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
472                         break;
473
474                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
475                 list_del(&buddy->lru);
476                 zone->free_area[order].nr_free--;
477                 rmv_page_order(buddy);
478                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
479                 page = page + (combined_idx - page_idx);
480                 page_idx = combined_idx;
481                 order++;
482         }
483         set_page_order(page, order);
484         list_add(&page->lru,
485                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
486         zone->free_area[order].nr_free++;
487 }
488
489 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
490 /*
491  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
492  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
493  * free_pages_check() will verify...
494  */
495 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
496 {
497         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
498         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
499 }
500 #else
501 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
502 #endif
503
504 static inline int free_pages_check(struct page *page)
505 {
506         if (unlikely(page_mapcount(page) |
507                 (page->mapping != NULL)  |
508                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
509                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
510                 bad_page(page);
511                 return 1;
512         }
513         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
514                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
515         return 0;
516 }
517
518 /*
519  * Frees a number of pages from the PCP lists
520  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
521  * count is the number of pages to free.
522  *
523  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
524  * see if this freeing clears that state.
525  *
526  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
527  * pinned" detection logic.
528  */
529 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
530                                         struct per_cpu_pages *pcp)
531 {
532         int migratetype = 0;
533         int batch_free = 0;
534
535         spin_lock(&zone->lock);
536         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
537         zone->pages_scanned = 0;
538
539         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
540         while (count) {
541                 struct page *page;
542                 struct list_head *list;
543
544                 /*
545                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
546                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
547                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
548                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
549                  * lists
550                  */
551                 do {
552                         batch_free++;
553                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
554                                 migratetype = 0;
555                         list = &pcp->lists[migratetype];
556                 } while (list_empty(list));
557
558                 do {
559                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
560                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
561                         list_del(&page->lru);
562                         __free_one_page(page, zone, 0, migratetype);
563                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, migratetype);
564                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
565         }
566         spin_unlock(&zone->lock);
567 }
568
569 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
570                                 int migratetype)
571 {
572         spin_lock(&zone->lock);
573         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
574         zone->pages_scanned = 0;
575
576         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
577         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
578         spin_unlock(&zone->lock);
579 }
580
581 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
582 {
583         unsigned long flags;
584         int i;
585         int bad = 0;
586         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
587
588         kmemcheck_free_shadow(page, order);
589
590         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
591                 bad += free_pages_check(page + i);
592         if (bad)
593                 return;
594
595         if (!PageHighMem(page)) {
596                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
597                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
598                                            PAGE_SIZE << order);
599         }
600         arch_free_page(page, order);
601         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
602
603         local_irq_save(flags);
604         if (unlikely(wasMlocked))
605                 free_page_mlock(page);
606         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
607         free_one_page(page_zone(page), page, order,
608                                         get_pageblock_migratetype(page));
609         local_irq_restore(flags);
610 }
611
612 /*
613  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
614  */
615 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
616 {
617         if (order == 0) {
618                 __ClearPageReserved(page);
619                 set_page_count(page, 0);
620                 set_page_refcounted(page);
621                 __free_page(page);
622         } else {
623                 int loop;
624
625                 prefetchw(page);
626                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
627                         struct page *p = &page[loop];
628
629                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
630                                 prefetchw(p + 1);
631                         __ClearPageReserved(p);
632                         set_page_count(p, 0);
633                 }
634
635                 set_page_refcounted(page);
636                 __free_pages(page, order);
637         }
638 }
639
640
641 /*
642  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
643  * Please do not alter this order without good reasons and regression
644  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
645  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
646  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
647  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
648  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
649  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
650  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
651  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
652  *
653  * -- wli
654  */
655 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
656         int low, int high, struct free_area *area,
657         int migratetype)
658 {
659         unsigned long size = 1 << high;
660
661         while (high > low) {
662                 area--;
663                 high--;
664                 size >>= 1;
665                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
666                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
667                 area->nr_free++;
668                 set_page_order(&page[size], high);
669         }
670 }
671
672 /*
673  * This page is about to be returned from the page allocator
674  */
675 static inline int check_new_page(struct page *page)
676 {
677         if (unlikely(page_mapcount(page) |
678                 (page->mapping != NULL)  |
679                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
680                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
681                 bad_page(page);
682                 return 1;
683         }
684         return 0;
685 }
686
687 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
688 {
689         int i;
690
691         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
692                 struct page *p = page + i;
693                 if (unlikely(check_new_page(p)))
694                         return 1;
695         }
696
697         set_page_private(page, 0);
698         set_page_refcounted(page);
699
700         arch_alloc_page(page, order);
701         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
702
703         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
704                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
705
706         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
707                 prep_compound_page(page, order);
708
709         return 0;
710 }
711
712 /*
713  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
714  * the smallest available page from the freelists
715  */
716 static inline
717 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
718                                                 int migratetype)
719 {
720         unsigned int current_order;
721         struct free_area * area;
722         struct page *page;
723
724         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
725         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
726                 area = &(zone->free_area[current_order]);
727                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
728                         continue;
729
730                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
731                                                         struct page, lru);
732                 list_del(&page->lru);
733                 rmv_page_order(page);
734                 area->nr_free--;
735                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
736                 return page;
737         }
738
739         return NULL;
740 }
741
742
743 /*
744  * This array describes the order lists are fallen back to when
745  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
746  */
747 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
748         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
749         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
750         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
751         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
752 };
753
754 /*
755  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
756  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
757  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
758  */
759 static int move_freepages(struct zone *zone,
760                           struct page *start_page, struct page *end_page,
761                           int migratetype)
762 {
763         struct page *page;
764         unsigned long order;
765         int pages_moved = 0;
766
767 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
768         /*
769          * page_zone is not safe to call in this context when
770          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
771          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
772          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
773          * grouping pages by mobility
774          */
775         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
776 #endif
777
778         for (page = start_page; page <= end_page;) {
779                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
780                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
781
782                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
783                         page++;
784                         continue;
785                 }
786
787                 if (!PageBuddy(page)) {
788                         page++;
789                         continue;
790                 }
791
792                 order = page_order(page);
793                 list_del(&page->lru);
794                 list_add(&page->lru,
795                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
796                 page += 1 << order;
797                 pages_moved += 1 << order;
798         }
799
800         return pages_moved;
801 }
802
803 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
804                                 int migratetype)
805 {
806         unsigned long start_pfn, end_pfn;
807         struct page *start_page, *end_page;
808
809         start_pfn = page_to_pfn(page);
810         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
811         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
812         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
813         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
814
815         /* Do not cross zone boundaries */
816         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
817                 start_page = page;
818         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
819                 return 0;
820
821         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
822 }
823
824 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
825                                         int start_order, int migratetype)
826 {
827         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
828
829         while (nr_pageblocks--) {
830                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
831                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
832         }
833 }
834
835 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
836 static inline struct page *
837 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
838 {
839         struct free_area * area;
840         int current_order;
841         struct page *page;
842         int migratetype, i;
843
844         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
845         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
846                                                 --current_order) {
847                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
848                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
849
850                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
851                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
852                                 continue;
853
854                         area = &(zone->free_area[current_order]);
855                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
856                                 continue;
857
858                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
859                                         struct page, lru);
860                         area->nr_free--;
861
862                         /*
863                          * If breaking a large block of pages, move all free
864                          * pages to the preferred allocation list. If falling
865                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
866                          * agressive about taking ownership of free pages
867                          */
868                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
869                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
870                                         page_group_by_mobility_disabled) {
871                                 unsigned long pages;
872                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
873                                                                 start_migratetype);
874
875                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
876                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
877                                                 page_group_by_mobility_disabled)
878                                         set_pageblock_migratetype(page,
879                                                                 start_migratetype);
880
881                                 migratetype = start_migratetype;
882                         }
883
884                         /* Remove the page from the freelists */
885                         list_del(&page->lru);
886                         rmv_page_order(page);
887
888                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
889                         if (current_order >= pageblock_order)
890                                 change_pageblock_range(page, current_order,
891                                                         start_migratetype);
892
893                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
894
895                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
896                                 start_migratetype, migratetype);
897
898                         return page;
899                 }
900         }
901
902         return NULL;
903 }
904
905 /*
906  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
907  * Call me with the zone->lock already held.
908  */
909 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
910                                                 int migratetype)
911 {
912         struct page *page;
913
914 retry_reserve:
915         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
916
917         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
918                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
919
920                 /*
921                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
922                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
923                  * and we want just one call site
924                  */
925                 if (!page) {
926                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
927                         goto retry_reserve;
928                 }
929         }
930
931         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
932         return page;
933 }
934
935 /* 
936  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
937  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
938  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
939  */
940 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
941                         unsigned long count, struct list_head *list,
942                         int migratetype, int cold)
943 {
944         int i;
945         
946         spin_lock(&zone->lock);
947         for (i = 0; i < count; ++i) {
948                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
949                 if (unlikely(page == NULL))
950                         break;
951
952                 /*
953                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
954                  * in physical page order. The page is added to the callers and
955                  * list and the list head then moves forward. From the callers
956                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
957                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
958                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
959                  * properly.
960                  */
961                 if (likely(cold == 0))
962                         list_add(&page->lru, list);
963                 else
964                         list_add_tail(&page->lru, list);
965                 set_page_private(page, migratetype);
966                 list = &page->lru;
967         }
968         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
969         spin_unlock(&zone->lock);
970         return i;
971 }
972
973 #ifdef CONFIG_NUMA
974 /*
975  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
976  * currently executing processor on remote nodes after they have
977  * expired.
978  *
979  * Note that this function must be called with the thread pinned to
980  * a single processor.
981  */
982 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
983 {
984         unsigned long flags;
985         int to_drain;
986
987         local_irq_save(flags);
988         if (pcp->count >= pcp->batch)
989                 to_drain = pcp->batch;
990         else
991                 to_drain = pcp->count;
992         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
993         pcp->count -= to_drain;
994         local_irq_restore(flags);
995 }
996 #endif
997
998 /*
999  * Drain pages of the indicated processor.
1000  *
1001  * The processor must either be the current processor and the
1002  * thread pinned to the current processor or a processor that
1003  * is not online.
1004  */
1005 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1006 {
1007         unsigned long flags;
1008         struct zone *zone;
1009
1010         for_each_populated_zone(zone) {
1011                 struct per_cpu_pageset *pset;
1012                 struct per_cpu_pages *pcp;
1013
1014                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
1015
1016                 pcp = &pset->pcp;
1017                 local_irq_save(flags);
1018                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1019                 pcp->count = 0;
1020                 local_irq_restore(flags);
1021         }
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1026  */
1027 void drain_local_pages(void *arg)
1028 {
1029         drain_pages(smp_processor_id());
1030 }
1031
1032 /*
1033  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1034  */
1035 void drain_all_pages(void)
1036 {
1037         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1038 }
1039
1040 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1041
1042 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1043 {
1044         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1045         unsigned long flags;
1046         int order, t;
1047         struct list_head *curr;
1048
1049         if (!zone->spanned_pages)
1050                 return;
1051
1052         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1053
1054         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1055         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1056                 if (pfn_valid(pfn)) {
1057                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1058
1059                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1060                                 swsusp_unset_page_free(page);
1061                 }
1062
1063         for_each_migratetype_order(order, t) {
1064                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1065                         unsigned long i;
1066
1067                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1068                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1069                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1070                 }
1071         }
1072         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1073 }
1074 #endif /* CONFIG_PM */
1075
1076 /*
1077  * Free a 0-order page
1078  */
1079 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1080 {
1081         struct zone *zone = page_zone(page);
1082         struct per_cpu_pages *pcp;
1083         unsigned long flags;
1084         int migratetype;
1085         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1086
1087         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1088
1089         if (PageAnon(page))
1090                 page->mapping = NULL;
1091         if (free_pages_check(page))
1092                 return;
1093
1094         if (!PageHighMem(page)) {
1095                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1096                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1097         }
1098         arch_free_page(page, 0);
1099         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1100
1101         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1102         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1103         set_page_private(page, migratetype);
1104         local_irq_save(flags);
1105         if (unlikely(wasMlocked))
1106                 free_page_mlock(page);
1107         __count_vm_event(PGFREE);
1108
1109         /*
1110          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1111          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1112          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1113          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1114          * excessively into the page allocator
1115          */
1116         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1117                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1118                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1119                         goto out;
1120                 }
1121                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1122         }
1123
1124         if (cold)
1125                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1126         else
1127                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1128         pcp->count++;
1129         if (pcp->count >= pcp->high) {
1130                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1131                 pcp->count -= pcp->batch;
1132         }
1133
1134 out:
1135         local_irq_restore(flags);
1136         put_cpu();
1137 }
1138
1139 void free_hot_page(struct page *page)
1140 {
1141         trace_mm_page_free_direct(page, 0);
1142         free_hot_cold_page(page, 0);
1143 }
1144         
1145 /*
1146  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1147  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1148  * Each sub-page must be freed individually.
1149  *
1150  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1151  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1152  */
1153 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1154 {
1155         int i;
1156
1157         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1158         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1159
1160 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1161         /*
1162          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1163          * otherwise free the whole shadow.
1164          */
1165         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1166                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1167 #endif
1168
1169         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1170                 set_page_refcounted(page + i);
1171 }
1172
1173 /*
1174  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1175  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1176  * or two.
1177  */
1178 static inline
1179 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1180                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1181                         int migratetype)
1182 {
1183         unsigned long flags;
1184         struct page *page;
1185         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1186         int cpu;
1187
1188 again:
1189         cpu  = get_cpu();
1190         if (likely(order == 0)) {
1191                 struct per_cpu_pages *pcp;
1192                 struct list_head *list;
1193
1194                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1195                 list = &pcp->lists[migratetype];
1196                 local_irq_save(flags);
1197                 if (list_empty(list)) {
1198                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1199                                         pcp->batch, list,
1200                                         migratetype, cold);
1201                         if (unlikely(list_empty(list)))
1202                                 goto failed;
1203                 }
1204
1205                 if (cold)
1206                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1207                 else
1208                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1209
1210                 list_del(&page->lru);
1211                 pcp->count--;
1212         } else {
1213                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1214                         /*
1215                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1216                          *
1217                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1218                          * properly detect and handle allocation failures.
1219                          *
1220                          * We most definitely don't want callers attempting to
1221                          * allocate greater than order-1 page units with
1222                          * __GFP_NOFAIL.
1223                          */
1224                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1225                 }
1226                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1227                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1228                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1229                 spin_unlock(&zone->lock);
1230                 if (!page)
1231                         goto failed;
1232         }
1233
1234         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1235         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1236         local_irq_restore(flags);
1237         put_cpu();
1238
1239         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1240         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1241                 goto again;
1242         return page;
1243
1244 failed:
1245         local_irq_restore(flags);
1246         put_cpu();
1247         return NULL;
1248 }
1249
1250 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1251 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1252 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1253 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1254 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1255
1256 /* Mask to get the watermark bits */
1257 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1258
1259 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1260 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1261 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1262
1263 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1264
1265 static struct fail_page_alloc_attr {
1266         struct fault_attr attr;
1267
1268         u32 ignore_gfp_highmem;
1269         u32 ignore_gfp_wait;
1270         u32 min_order;
1271
1272 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1273
1274         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1275         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1276         struct dentry *min_order_file;
1277
1278 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1279
1280 } fail_page_alloc = {
1281         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1282         .ignore_gfp_wait = 1,
1283         .ignore_gfp_highmem = 1,
1284         .min_order = 1,
1285 };
1286
1287 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1288 {
1289         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1290 }
1291 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1292
1293 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1294 {
1295         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1296                 return 0;
1297         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1298                 return 0;
1299         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1300                 return 0;
1301         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1302                 return 0;
1303
1304         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1305 }
1306
1307 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1308
1309 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1310 {
1311         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1312         struct dentry *dir;
1313         int err;
1314
1315         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1316                                        "fail_page_alloc");
1317         if (err)
1318                 return err;
1319         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1320
1321         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1322                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1323                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1324
1325         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1326                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1327                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1328         fail_page_alloc.min_order_file =
1329                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1330                                    &fail_page_alloc.min_order);
1331
1332         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1333             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1334             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1335                 err = -ENOMEM;
1336                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1337                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1338                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1339                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1340         }
1341
1342         return err;
1343 }
1344
1345 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1346
1347 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1348
1349 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1350
1351 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1352 {
1353         return 0;
1354 }
1355
1356 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1357
1358 /*
1359  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1360  * of the allocation.
1361  */
1362 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1363                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1364 {
1365         /* free_pages my go negative - that's OK */
1366         long min = mark;
1367         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1368         int o;
1369
1370         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1371                 min -= min / 2;
1372         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1373                 min -= min / 4;
1374
1375         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1376                 return 0;
1377         for (o = 0; o < order; o++) {
1378                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1379                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1380
1381                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1382                 min >>= 1;
1383
1384                 if (free_pages <= min)
1385                         return 0;
1386         }
1387         return 1;
1388 }
1389
1390 #ifdef CONFIG_NUMA
1391 /*
1392  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1393  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1394  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1395  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1396  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1397  *
1398  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1399  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1400  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1401  *
1402  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1403  * nothing and returns NULL.
1404  *
1405  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1406  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1407  *
1408  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1409  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1410  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1411  * quickly as we can.
1412  */
1413 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1414 {
1415         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1416         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1417
1418         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1419         if (!zlc)
1420                 return NULL;
1421
1422         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1423                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1424                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1425         }
1426
1427         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1428                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1429                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1430         return allowednodes;
1431 }
1432
1433 /*
1434  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1435  * if it is worth looking at further for free memory:
1436  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1437  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1438  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1439  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1440  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1441  * else return false (zero) if it is not.
1442  *
1443  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1444  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1445  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1446  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1447  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1448  * into the second scan of the zonelist.
1449  *
1450  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1451  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1452  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1453  * unturned looking for a free page.
1454  */
1455 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1456                                                 nodemask_t *allowednodes)
1457 {
1458         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1459         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1460         int n;                          /* node that zone *z is on */
1461
1462         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1463         if (!zlc)
1464                 return 1;
1465
1466         i = z - zonelist->_zonerefs;
1467         n = zlc->z_to_n[i];
1468
1469         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1470         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1471 }
1472
1473 /*
1474  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1475  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1476  * from that zone don't waste time re-examining it.
1477  */
1478 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1479 {
1480         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1481         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1482
1483         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1484         if (!zlc)
1485                 return;
1486
1487         i = z - zonelist->_zonerefs;
1488
1489         set_bit(i, zlc->fullzones);
1490 }
1491
1492 #else   /* CONFIG_NUMA */
1493
1494 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1495 {
1496         return NULL;
1497 }
1498
1499 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1500                                 nodemask_t *allowednodes)
1501 {
1502         return 1;
1503 }
1504
1505 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1506 {
1507 }
1508 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1509
1510 /*
1511  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1512  * a page.
1513  */
1514 static struct page *
1515 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1516                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1517                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1518 {
1519         struct zoneref *z;
1520         struct page *page = NULL;
1521         int classzone_idx;
1522         struct zone *zone;
1523         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1524         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1525         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1526
1527         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1528 zonelist_scan:
1529         /*
1530          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1531          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1532          */
1533         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1534                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1535                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1536                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1537                                 continue;
1538                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1539                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1540                                 goto try_next_zone;
1541
1542                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1543                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1544                         unsigned long mark;
1545                         int ret;
1546
1547                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1548                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1549                                     classzone_idx, alloc_flags))
1550                                 goto try_this_zone;
1551
1552                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1553                                 goto this_zone_full;
1554
1555                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1556                         switch (ret) {
1557                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1558                                 /* did not scan */
1559                                 goto try_next_zone;
1560                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1561                                 /* scanned but unreclaimable */
1562                                 goto this_zone_full;
1563                         default:
1564                                 /* did we reclaim enough */
1565                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1566                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1567                                         goto this_zone_full;
1568                         }
1569                 }
1570
1571 try_this_zone:
1572                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1573                                                 gfp_mask, migratetype);
1574                 if (page)
1575                         break;
1576 this_zone_full:
1577                 if (NUMA_BUILD)
1578                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1579 try_next_zone:
1580                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1581                         /*
1582                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1583                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1584                          */
1585                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1586                         zlc_active = 1;
1587                         did_zlc_setup = 1;
1588                 }
1589         }
1590
1591         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1592                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1593                 zlc_active = 0;
1594                 goto zonelist_scan;
1595         }
1596         return page;
1597 }
1598
1599 static inline int
1600 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1601                                 unsigned long pages_reclaimed)
1602 {
1603         /* Do not loop if specifically requested */
1604         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1605                 return 0;
1606
1607         /*
1608          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1609          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1610          * implementations.
1611          */
1612         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1613                 return 1;
1614
1615         /*
1616          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1617          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1618          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1619          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1620          * allocation still fails, we stop retrying.
1621          */
1622         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1623                 return 1;
1624
1625         /*
1626          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1627          * explicitly requests that.
1628          */
1629         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1630                 return 1;
1631
1632         return 0;
1633 }
1634
1635 static inline struct page *
1636 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1637         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1638         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1639         int migratetype)
1640 {
1641         struct page *page;
1642
1643         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1644         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1645                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1646                 return NULL;
1647         }
1648
1649         /*
1650          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1651          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1652          * we're still under heavy pressure.
1653          */
1654         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1655                 order, zonelist, high_zoneidx,
1656                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1657                 preferred_zone, migratetype);
1658         if (page)
1659                 goto out;
1660
1661         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1662         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1663                 goto out;
1664
1665         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1666         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1667
1668 out:
1669         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1670         return page;
1671 }
1672
1673 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1674 static inline struct page *
1675 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1676         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1677         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1678         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1679 {
1680         struct page *page = NULL;
1681         struct reclaim_state reclaim_state;
1682         struct task_struct *p = current;
1683
1684         cond_resched();
1685
1686         /* We now go into synchronous reclaim */
1687         cpuset_memory_pressure_bump();
1688         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1689         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1690         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1691         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1692
1693         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1694
1695         p->reclaim_state = NULL;
1696         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1697         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1698
1699         cond_resched();
1700
1701         if (order != 0)
1702                 drain_all_pages();
1703
1704         if (likely(*did_some_progress))
1705                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1706                                         zonelist, high_zoneidx,
1707                                         alloc_flags, preferred_zone,
1708                                         migratetype);
1709         return page;
1710 }
1711
1712 /*
1713  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1714  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1715  */
1716 static inline struct page *
1717 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1718         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1719         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1720         int migratetype)
1721 {
1722         struct page *page;
1723
1724         do {
1725                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1726                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1727                         preferred_zone, migratetype);
1728
1729                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1730                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1731         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1732
1733         return page;
1734 }
1735
1736 static inline
1737 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1738                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1739 {
1740         struct zoneref *z;
1741         struct zone *zone;
1742
1743         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1744                 wakeup_kswapd(zone, order);
1745 }
1746
1747 static inline int
1748 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1749 {
1750         struct task_struct *p = current;
1751         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1752         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1753
1754         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1755         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1756
1757         /*
1758          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1759          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1760          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1761          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1762          */
1763         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1764
1765         if (!wait) {
1766                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1767                 /*
1768                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1769                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1770                  */
1771                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1772         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1773                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1774
1775         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1776                 if (!in_interrupt() &&
1777                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1778                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1779                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1780         }
1781
1782         return alloc_flags;
1783 }
1784
1785 static inline struct page *
1786 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1787         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1788         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1789         int migratetype)
1790 {
1791         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1792         struct page *page = NULL;
1793         int alloc_flags;
1794         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1795         unsigned long did_some_progress;
1796         struct task_struct *p = current;
1797
1798         /*
1799          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1800          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1801          * be using allocators in order of preference for an area that is
1802          * too large.
1803          */
1804         if (order >= MAX_ORDER) {
1805                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1806                 return NULL;
1807         }
1808
1809         /*
1810          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1811          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1812          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1813          * using a larger set of nodes after it has established that the
1814          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1815          * over allocated.
1816          */
1817         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1818                 goto nopage;
1819
1820 restart:
1821         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1822
1823         /*
1824          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1825          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1826          * to how we want to proceed.
1827          */
1828         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1829
1830         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1831         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1832                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1833                         preferred_zone, migratetype);
1834         if (page)
1835                 goto got_pg;
1836
1837 rebalance:
1838         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1839         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1840                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1841                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1842                                 preferred_zone, migratetype);
1843                 if (page)
1844                         goto got_pg;
1845         }
1846
1847         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1848         if (!wait)
1849                 goto nopage;
1850
1851         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1852         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1853                 goto nopage;
1854
1855         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1856         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1857                 goto nopage;
1858
1859         /* Try direct reclaim and then allocating */
1860         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1861                                         zonelist, high_zoneidx,
1862                                         nodemask,
1863                                         alloc_flags, preferred_zone,
1864                                         migratetype, &did_some_progress);
1865         if (page)
1866                 goto got_pg;
1867
1868         /*
1869          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1870          * running out of options and have to consider going OOM
1871          */
1872         if (!did_some_progress) {
1873                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1874                         if (oom_killer_disabled)
1875                                 goto nopage;
1876                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1877                                         zonelist, high_zoneidx,
1878                                         nodemask, preferred_zone,
1879                                         migratetype);
1880                         if (page)
1881                                 goto got_pg;
1882
1883                         /*
1884                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1885                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1886                          * made, there are no other options and retrying is
1887                          * unlikely to help.
1888                          */
1889                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1890                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1891                                 goto nopage;
1892
1893                         goto restart;
1894                 }
1895         }
1896
1897         /* Check if we should retry the allocation */
1898         pages_reclaimed += did_some_progress;
1899         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1900                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1901                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1902                 goto rebalance;
1903         }
1904
1905 nopage:
1906         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1907                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1908                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1909                         p->comm, order, gfp_mask);
1910                 dump_stack();
1911                 show_mem();
1912         }
1913         return page;
1914 got_pg:
1915         if (kmemcheck_enabled)
1916                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1917         return page;
1918
1919 }
1920
1921 /*
1922  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1923  */
1924 struct page *
1925 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1926                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1927 {
1928         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1929         struct zone *preferred_zone;
1930         struct page *page;
1931         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1932
1933         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1934
1935         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1936
1937         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1938
1939         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1940                 return NULL;
1941
1942         /*
1943          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1944          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1945          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1946          */
1947         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1948                 return NULL;
1949
1950         /* The preferred zone is used for statistics later */
1951         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1952         if (!preferred_zone)
1953                 return NULL;
1954
1955         /* First allocation attempt */
1956         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1957                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1958                         preferred_zone, migratetype);
1959         if (unlikely(!page))
1960                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1961                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1962                                 preferred_zone, migratetype);
1963
1964         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
1965         return page;
1966 }
1967 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1968
1969 /*
1970  * Common helper functions.
1971  */
1972 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1973 {
1974         struct page *page;
1975
1976         /*
1977          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
1978          * a highmem page
1979          */
1980         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1981
1982         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1983         if (!page)
1984                 return 0;
1985         return (unsigned long) page_address(page);
1986 }
1987 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1988
1989 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1990 {
1991         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1992 }
1993 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1994
1995 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1996 {
1997         int i = pagevec_count(pvec);
1998
1999         while (--i >= 0) {
2000                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2001                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2002         }
2003 }
2004
2005 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2006 {
2007         if (put_page_testzero(page)) {
2008                 trace_mm_page_free_direct(page, order);
2009                 if (order == 0)
2010                         free_hot_page(page);
2011                 else
2012                         __free_pages_ok(page, order);
2013         }
2014 }
2015
2016 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2017
2018 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2019 {
2020         if (addr != 0) {
2021                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2022                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2023         }
2024 }
2025
2026 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2027
2028 /**
2029  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2030  * @size: the number of bytes to allocate
2031  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2032  *
2033  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2034  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2035  * allocate memory in power-of-two pages.
2036  *
2037  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2038  *
2039  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2040  */
2041 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2042 {
2043         unsigned int order = get_order(size);
2044         unsigned long addr;
2045
2046         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2047         if (addr) {
2048                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2049                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2050
2051                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2052                 while (used < alloc_end) {
2053                         free_page(used);
2054                         used += PAGE_SIZE;
2055                 }
2056         }
2057
2058         return (void *)addr;
2059 }
2060 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2061
2062 /**
2063  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2064  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2065  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2066  *
2067  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2068  */
2069 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2070 {
2071         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2072         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2073
2074         while (addr < end) {
2075                 free_page(addr);
2076                 addr += PAGE_SIZE;
2077         }
2078 }
2079 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2080
2081 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2082 {
2083         struct zoneref *z;
2084         struct zone *zone;
2085
2086         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2087         unsigned int sum = 0;
2088
2089         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2090
2091         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2092                 unsigned long size = zone->present_pages;
2093                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2094                 if (size > high)
2095                         sum += size - high;
2096         }
2097
2098         return sum;
2099 }
2100
2101 /*
2102  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2103  */
2104 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2105 {
2106         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2107 }
2108 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2109
2110 /*
2111  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2112  */
2113 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2114 {
2115         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2116 }
2117
2118 static inline void show_node(struct zone *zone)
2119 {
2120         if (NUMA_BUILD)
2121                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2122 }
2123
2124 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2125 {
2126         val->totalram = totalram_pages;
2127         val->sharedram = 0;
2128         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2129         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2130         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2131         val->freehigh = nr_free_highpages();
2132         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2133 }
2134
2135 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2136
2137 #ifdef CONFIG_NUMA
2138 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2139 {
2140         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2141
2142         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2143         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2144 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2145         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2146         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2147                         NR_FREE_PAGES);
2148 #else
2149         val->totalhigh = 0;
2150         val->freehigh = 0;
2151 #endif
2152         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2153 }
2154 #endif
2155
2156 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2157
2158 /*
2159  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2160  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2161  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2162  */
2163 void show_free_areas(void)
2164 {
2165         int cpu;
2166         struct zone *zone;
2167
2168         for_each_populated_zone(zone) {
2169                 show_node(zone);
2170                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2171
2172                 for_each_online_cpu(cpu) {
2173                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2174
2175                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2176
2177                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2178                                cpu, pageset->pcp.high,
2179                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2180                 }
2181         }
2182
2183         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2184                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2185                 " unevictable:%lu"
2186                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2187                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2188                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2189                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2190                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2191                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2192                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2193                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2194                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2195                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2196                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2197                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2198                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2199                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2200                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2201                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2202                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2203                 global_page_state(NR_SHMEM),
2204                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2205                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2206
2207         for_each_populated_zone(zone) {
2208                 int i;
2209
2210                 show_node(zone);
2211                 printk("%s"
2212                         " free:%lukB"
2213                         " min:%lukB"
2214                         " low:%lukB"
2215                         " high:%lukB"
2216                         " active_anon:%lukB"
2217                         " inactive_anon:%lukB"
2218                         " active_file:%lukB"
2219                         " inactive_file:%lukB"
2220                         " unevictable:%lukB"
2221                         " isolated(anon):%lukB"
2222                         " isolated(file):%lukB"
2223                         " present:%lukB"
2224                         " mlocked:%lukB"
2225                         " dirty:%lukB"
2226                         " writeback:%lukB"
2227                         " mapped:%lukB"
2228                         " shmem:%lukB"
2229                         " slab_reclaimable:%lukB"
2230                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2231                         " kernel_stack:%lukB"
2232                         " pagetables:%lukB"
2233                         " unstable:%lukB"
2234                         " bounce:%lukB"
2235                         " writeback_tmp:%lukB"
2236                         " pages_scanned:%lu"
2237                         " all_unreclaimable? %s"
2238                         "\n",
2239                         zone->name,
2240                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2241                         K(min_wmark_pages(zone)),
2242                         K(low_wmark_pages(zone)),
2243                         K(high_wmark_pages(zone)),
2244                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2245                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2246                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2247                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2248                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2249                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2250                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2251                         K(zone->present_pages),
2252                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2253                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2254                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2255                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2256                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2257                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2258                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2259                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2260                                 THREAD_SIZE / 1024,
2261                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2262                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2263                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2264                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2265                         zone->pages_scanned,
2266                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2267                         );
2268                 printk("lowmem_reserve[]:");
2269                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2270                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2271                 printk("\n");
2272         }
2273
2274         for_each_populated_zone(zone) {
2275                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2276
2277                 show_node(zone);
2278                 printk("%s: ", zone->name);
2279
2280                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2281                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2282                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2283                         total += nr[order] << order;
2284                 }
2285                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2286                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2287                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2288                 printk("= %lukB\n", K(total));
2289         }
2290
2291         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2292
2293         show_swap_cache_info();
2294 }
2295
2296 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2297 {
2298         zoneref->zone = zone;
2299         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2300 }
2301
2302 /*
2303  * Builds allocation fallback zone lists.
2304  *
2305  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2306  */
2307 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2308                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2309 {
2310         struct zone *zone;
2311
2312         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2313         zone_type++;
2314
2315         do {
2316                 zone_type--;
2317                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2318                 if (populated_zone(zone)) {
2319                         zoneref_set_zone(zone,
2320                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2321                         check_highest_zone(zone_type);
2322                 }
2323
2324         } while (zone_type);
2325         return nr_zones;
2326 }
2327
2328
2329 /*
2330  *  zonelist_order:
2331  *  0 = automatic detection of better ordering.
2332  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2333  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2334  *
2335  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2336  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2337  */
2338 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2339 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2340 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2341
2342 /* zonelist order in the kernel.
2343  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2344  */
2345 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2346 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2347
2348
2349 #ifdef CONFIG_NUMA
2350 /* The value user specified ....changed by config */
2351 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2352 /* string for sysctl */
2353 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2354 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2355
2356 /*
2357  * interface for configure zonelist ordering.
2358  * command line option "numa_zonelist_order"
2359  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2360  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2361  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2362  */
2363
2364 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2365 {
2366         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2367                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2368         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2369                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2370         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2371                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2372         } else {
2373                 printk(KERN_WARNING
2374                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2375                         "%s\n", s);
2376                 return -EINVAL;
2377         }
2378         return 0;
2379 }
2380
2381 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2382 {
2383         if (s)
2384                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2385         return 0;
2386 }
2387 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2388
2389 /*
2390  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2391  */
2392 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2393                 void __user *buffer, size_t *length,
2394                 loff_t *ppos)
2395 {
2396         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2397         int ret;
2398
2399         if (write)
2400                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2401                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2402         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2403         if (ret)
2404                 return ret;
2405         if (write) {
2406                 int oldval = user_zonelist_order;
2407                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2408                         /*
2409                          * bogus value.  restore saved string
2410                          */
2411                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2412                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2413                         user_zonelist_order = oldval;
2414                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2415                         build_all_zonelists();
2416         }
2417         return 0;
2418 }
2419
2420
2421 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2422 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2423
2424 /**
2425  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2426  * @node: node whose fallback list we're appending
2427  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2428  *
2429  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2430  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2431  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2432  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2433  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2434  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2435  * on them otherwise.
2436  * It returns -1 if no node is found.
2437  */
2438 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2439 {
2440         int n, val;
2441         int min_val = INT_MAX;
2442         int best_node = -1;
2443         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2444
2445         /* Use the local node if we haven't already */
2446         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2447                 node_set(node, *used_node_mask);
2448                 return node;
2449         }
2450
2451         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2452
2453                 /* Don't want a node to appear more than once */
2454                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2455                         continue;
2456
2457                 /* Use the distance array to find the distance */
2458                 val = node_distance(node, n);
2459
2460                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2461                 val += (n < node);
2462
2463                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2464                 tmp = cpumask_of_node(n);
2465                 if (!cpumask_empty(tmp))
2466                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2467
2468                 /* Slight preference for less loaded node */
2469                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2470                 val += node_load[n];
2471
2472                 if (val < min_val) {
2473                         min_val = val;
2474                         best_node = n;
2475                 }
2476         }
2477
2478         if (best_node >= 0)
2479                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2480
2481         return best_node;
2482 }
2483
2484
2485 /*
2486  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2487  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2488  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2489  */
2490 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2491 {
2492         int j;
2493         struct zonelist *zonelist;
2494
2495         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2496         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2497                 ;
2498         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2499                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2500         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2501         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2502 }
2503
2504 /*
2505  * Build gfp_thisnode zonelists
2506  */
2507 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2508 {
2509         int j;
2510         struct zonelist *zonelist;
2511
2512         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2513         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2514         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2515         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2516 }
2517
2518 /*
2519  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2520  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2521  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2522  * may still exist in local DMA zone.
2523  */
2524 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2525
2526 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2527 {
2528         int pos, j, node;
2529         int zone_type;          /* needs to be signed */
2530         struct zone *z;
2531         struct zonelist *zonelist;
2532
2533         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2534         pos = 0;
2535         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2536                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2537                         node = node_order[j];
2538                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2539                         if (populated_zone(z)) {
2540                                 zoneref_set_zone(z,
2541                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2542                                 check_highest_zone(zone_type);
2543                         }
2544                 }
2545         }
2546         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2547         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2548 }
2549
2550 static int default_zonelist_order(void)
2551 {
2552         int nid, zone_type;
2553         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2554         struct zone *z;
2555         int average_size;
2556         /*
2557          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2558          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2559          * into OOM very easily.
2560          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2561          */
2562         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2563         low_kmem_size = 0;
2564         total_size = 0;
2565         for_each_online_node(nid) {
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         }
2575         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2576             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2577                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2578         /*
2579          * look into each node's config.
2580          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2581          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2582          */
2583         average_size = total_size /
2584                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2585         for_each_online_node(nid) {
2586                 low_kmem_size = 0;
2587                 total_size = 0;
2588                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2589                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2590                         if (populated_zone(z)) {
2591                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2592                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2593                                 total_size += z->present_pages;
2594                         }
2595                 }
2596                 if (low_kmem_size &&
2597                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2598                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2599                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2600         }
2601         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2602 }
2603
2604 static void set_zonelist_order(void)
2605 {
2606         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2607                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2608         else
2609                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2610 }
2611
2612 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2613 {
2614         int j, node, load;
2615         enum zone_type i;
2616         nodemask_t used_mask;
2617         int local_node, prev_node;
2618         struct zonelist *zonelist;
2619         int order = current_zonelist_order;
2620
2621         /* initialize zonelists */
2622         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2623                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2624                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2625                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2626         }
2627
2628         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2629         local_node = pgdat->node_id;
2630         load = nr_online_nodes;
2631         prev_node = local_node;
2632         nodes_clear(used_mask);
2633
2634         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2635         j = 0;
2636
2637         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2638                 int distance = node_distance(local_node, node);
2639
2640                 /*
2641                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2642                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2643                  */
2644                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2645                         zone_reclaim_mode = 1;
2646
2647                 /*
2648                  * We don't want to pressure a particular node.
2649                  * So adding penalty to the first node in same
2650                  * distance group to make it round-robin.
2651                  */
2652                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2653                         node_load[node] = load;
2654
2655                 prev_node = node;
2656                 load--;
2657                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2658                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2659                 else
2660                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2661         }
2662
2663         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2664                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2665                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2666         }
2667
2668         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2669 }
2670
2671 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2672 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2673 {
2674         struct zonelist *zonelist;
2675         struct zonelist_cache *zlc;
2676         struct zoneref *z;
2677
2678         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2679         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2680         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2681         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2682                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2683 }
2684
2685
2686 #else   /* CONFIG_NUMA */
2687
2688 static void set_zonelist_order(void)
2689 {
2690         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2691 }
2692
2693 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2694 {
2695         int node, local_node;
2696         enum zone_type j;
2697         struct zonelist *zonelist;
2698
2699         local_node = pgdat->node_id;
2700
2701         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2702         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2703
2704         /*
2705          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2706          * of all the other nodes.
2707          * We don't want to pressure a particular node, so when
2708          * building the zones for node N, we make sure that the
2709          * zones coming right after the local ones are those from
2710          * node N+1 (modulo N)
2711          */
2712         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2713                 if (!node_online(node))
2714                         continue;
2715                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2716                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2717         }
2718         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2719                 if (!node_online(node))
2720                         continue;
2721                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2722                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2723         }
2724
2725         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2726         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2727 }
2728
2729 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2730 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2731 {
2732         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2733 }
2734
2735 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2736
2737 /* return values int ....just for stop_machine() */
2738 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2739 {
2740         int nid;
2741
2742 #ifdef CONFIG_NUMA
2743         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2744 #endif
2745         for_each_online_node(nid) {
2746                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2747
2748                 build_zonelists(pgdat);
2749                 build_zonelist_cache(pgdat);
2750         }
2751         return 0;
2752 }
2753
2754 void build_all_zonelists(void)
2755 {
2756         set_zonelist_order();
2757
2758         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2759                 __build_all_zonelists(NULL);
2760                 mminit_verify_zonelist();
2761                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2762         } else {
2763                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2764                    of zonelist */
2765                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2766                 /* cpuset refresh routine should be here */
2767         }
2768         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2769         /*
2770          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2771          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2772          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2773          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2774          * disabled and enable it later
2775          */
2776         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2777                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2778         else
2779                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2780
2781         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2782                 "Total pages: %ld\n",
2783                         nr_online_nodes,
2784                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2785                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2786                         vm_total_pages);
2787 #ifdef CONFIG_NUMA
2788         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2789 #endif
2790 }
2791
2792 /*
2793  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2794  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2795  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2796  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2797  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2798  * conservative, even though it seems large.
2799  *
2800  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2801  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2802  */
2803 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2804
2805 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2806 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2807 {
2808         unsigned long size = 1;
2809
2810         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2811
2812         while (size < pages)
2813                 size <<= 1;
2814
2815         /*
2816          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2817          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2818          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2819          */
2820         size = min(size, 4096UL);
2821
2822         return max(size, 4UL);
2823 }
2824 #else
2825 /*
2826  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2827  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2828  *
2829  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2830  *
2831  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2832  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2833  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2834  *
2835  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2836  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2837  *
2838  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2839  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2840  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2841  */
2842 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2843 {
2844         return 4096UL;
2845 }
2846 #endif
2847
2848 /*
2849  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2850  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2851  * hash function before the remainder is taken.
2852  */
2853 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2854 {
2855         return ffz(~size);
2856 }
2857
2858 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2859
2860 /*
2861  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2862  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2863  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2864  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2865  * blocks as reclaim kicks in
2866  */
2867 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2868 {
2869         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2870         struct page *page;
2871         unsigned long block_migratetype;
2872         int reserve;
2873
2874         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2875         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2876         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2877         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2878                                                         pageblock_order;
2879
2880         /*
2881          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
2882          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
2883          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
2884          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
2885          * future allocation of hugepages at runtime.
2886          */
2887         reserve = min(2, reserve);
2888
2889         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2890                 if (!pfn_valid(pfn))
2891                         continue;
2892                 page = pfn_to_page(pfn);
2893
2894                 /* Watch out for overlapping nodes */
2895                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2896                         continue;
2897
2898                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2899                 if (PageReserved(page))
2900                         continue;
2901
2902                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2903
2904                 /* If this block is reserved, account for it */
2905                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2906                         reserve--;
2907                         continue;
2908                 }
2909
2910                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2911                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2912                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2913                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2914                         reserve--;
2915                         continue;
2916                 }
2917
2918                 /*
2919                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2920                  * take it back
2921                  */
2922                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2923                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2924                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2925                 }
2926         }
2927 }
2928
2929 /*
2930  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2931  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2932  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2933  */
2934 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2935                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2936 {
2937         struct page *page;
2938         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2939         unsigned long pfn;
2940         struct zone *z;
2941
2942         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2943                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2944
2945         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2946         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2947                 /*
2948                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2949                  * handed to this function.  They do not
2950                  * exist on hotplugged memory.
2951                  */
2952                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2953                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2954                                 continue;
2955                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2956                                 continue;
2957                 }
2958                 page = pfn_to_page(pfn);
2959                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2960                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2961                 init_page_count(page);
2962                 reset_page_mapcount(page);
2963                 SetPageReserved(page);
2964                 /*
2965                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2966                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2967                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2968                  * the address space during boot when many long-lived
2969                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2970                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2971                  * setup_zone_migrate_reserve()
2972                  *
2973                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2974                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2975                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2976                  * pfn out of zone.
2977                  */
2978                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2979                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2980                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2981                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2982
2983                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2984 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2985                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2986                 if (!is_highmem_idx(zone))
2987                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2988 #endif
2989         }
2990 }
2991
2992 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2993 {
2994         int order, t;
2995         for_each_migratetype_order(order, t) {
2996                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2997                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2998         }
2999 }
3000
3001 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3002 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3003         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3004 #endif
3005
3006 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3007 {
3008 #ifdef CONFIG_MMU
3009         int batch;
3010
3011         /*
3012          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3013          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3014          *
3015          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3016          */
3017         batch = zone->present_pages / 1024;
3018         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3019                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3020         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3021         if (batch < 1)
3022                 batch = 1;
3023
3024         /*
3025          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3026          * of 2 value was found to be more likely to have
3027          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3028          *
3029          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3030          * batches of pages, one task can end up with a lot
3031          * of pages of one half of the possible page colors
3032          * and the other with pages of the other colors.
3033          */
3034         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3035
3036         return batch;
3037
3038 #else
3039         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3040          * conditions.
3041          *
3042          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3043          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3044          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3045          *
3046          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3047          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3048          * can be a significant delay between the individual batches being
3049          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3050          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3051          */
3052         return 0;
3053 #endif
3054 }
3055
3056 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3057 {
3058         struct per_cpu_pages *pcp;
3059         int migratetype;
3060
3061         memset(p, 0, sizeof(*p));
3062
3063         pcp = &p->pcp;
3064         pcp->count = 0;
3065         pcp->high = 6 * batch;
3066         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3067         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3068                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3069 }
3070
3071 /*
3072  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3073  * to the value high for the pageset p.
3074  */
3075
3076 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3077                                 unsigned long high)
3078 {
3079         struct per_cpu_pages *pcp;
3080
3081         pcp = &p->pcp;
3082         pcp->high = high;
3083         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3084         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3085                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3086 }
3087
3088
3089 #ifdef CONFIG_NUMA
3090 /*
3091  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3092  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3093  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3094  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3095  * with interrupts disabled.
3096  *
3097  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3098  *
3099  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3100  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3101  * hotplugged processors.
3102  *
3103  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3104  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3105  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3106  */
3107 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3108
3109 /*
3110  * Dynamically allocate memory for the
3111  * per cpu pageset array in struct zone.
3112  */
3113 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3114 {
3115         struct zone *zone, *dzone;
3116         int node = cpu_to_node(cpu);
3117
3118         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3119
3120         for_each_populated_zone(zone) {
3121                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3122                                          GFP_KERNEL, node);
3123                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3124                         goto bad;
3125
3126                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3127
3128                 if (percpu_pagelist_fraction)
3129                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3130                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3131         }
3132
3133         return 0;
3134 bad:
3135         for_each_zone(dzone) {
3136                 if (!populated_zone(dzone))
3137                         continue;
3138                 if (dzone == zone)
3139                         break;
3140                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3141                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3142         }
3143         return -ENOMEM;
3144 }
3145
3146 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3147 {
3148         struct zone *zone;
3149
3150         for_each_zone(zone) {
3151                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3152
3153                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3154                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3155                         kfree(pset);
3156                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3157         }
3158 }
3159
3160 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3161                 unsigned long action,
3162                 void *hcpu)
3163 {
3164         int cpu = (long)hcpu;
3165         int ret = NOTIFY_OK;
3166
3167         switch (action) {
3168         case CPU_UP_PREPARE:
3169         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3170                 if (process_zones(cpu))
3171                         ret = NOTIFY_BAD;
3172                 break;
3173         case CPU_UP_CANCELED:
3174         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3175         case CPU_DEAD:
3176         case CPU_DEAD_FROZEN:
3177                 free_zone_pagesets(cpu);
3178                 break;
3179         default:
3180                 break;
3181         }
3182         return ret;
3183 }
3184
3185 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3186         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3187
3188 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3189 {
3190         int err;
3191
3192         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3193          * A cpuup callback will do this for every cpu
3194          * as it comes online
3195          */
3196         err = process_zones(smp_processor_id());
3197         BUG_ON(err);
3198         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3199 }
3200
3201 #endif
3202
3203 static noinline __init_refok
3204 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3205 {
3206         int i;
3207         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3208         size_t alloc_size;
3209
3210         /*
3211          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3212          * per zone.
3213          */
3214         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3215                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3216         zone->wait_table_bits =
3217                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3218         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3219                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3220
3221         if (!slab_is_available()) {
3222                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3223                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3224         } else {
3225                 /*
3226                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3227                  * via memory hot-add.
3228                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3229                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3230                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3231                  * node itself as well.
3232                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3233                  * necessary.
3234                  */
3235                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3236         }
3237         if (!zone->wait_table)
3238                 return -ENOMEM;
3239
3240         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3241                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3242
3243         return 0;
3244 }
3245
3246 static int __zone_pcp_update(void *data)
3247 {
3248         struct zone *zone = data;
3249         int cpu;
3250         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3251
3252         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3253                 struct per_cpu_pageset *pset;
3254                 struct per_cpu_pages *pcp;
3255
3256                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3257                 pcp = &pset->pcp;
3258
3259                 local_irq_save(flags);
3260                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3261                 setup_pageset(pset, batch);
3262                 local_irq_restore(flags);
3263         }
3264         return 0;
3265 }
3266
3267 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3268 {
3269         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3270 }
3271
3272 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3273 {
3274         int cpu;
3275         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3276
3277         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3278 #ifdef CONFIG_NUMA
3279                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3280                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3281                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3282 #else
3283                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3284 #endif
3285         }
3286         if (zone->present_pages)
3287                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3288                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3289 }
3290
3291 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3292                                         unsigned long zone_start_pfn,
3293                                         unsigned long size,
3294                                         enum memmap_context context)
3295 {
3296         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3297         int ret;
3298         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3299         if (ret)
3300                 return ret;
3301         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3302
3303         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3304
3305         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3306                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3307                         pgdat->node_id,
3308                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3309                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3310
3311         zone_init_free_lists(zone);
3312
3313         return 0;
3314 }
3315
3316 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3317 /*
3318  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3319  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3320  */
3321 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3322 {
3323         int i;
3324
3325         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3326                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3327                         return i;
3328
3329         return -1;
3330 }
3331
3332 /*
3333  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3334  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3335  */
3336 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3337 {
3338         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3339                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3340                         return index;
3341
3342         return -1;
3343 }
3344
3345 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3346 /*
3347  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3348  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3349  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3350  * alternative
3351  */
3352 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3353 {
3354         int i;
3355
3356         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3357                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3358                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3359
3360                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3361                         return early_node_map[i].nid;
3362         }
3363         /* This is a memory hole */
3364         return -1;
3365 }
3366 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3367
3368 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3369 {
3370         int nid;
3371
3372         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3373         if (nid >= 0)
3374                 return nid;
3375         /* just returns 0 */
3376         return 0;
3377 }
3378
3379 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3380 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3381 {
3382         int nid;
3383
3384         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3385         if (nid >= 0 && nid != node)
3386                 return false;
3387         return true;
3388 }
3389 #endif
3390
3391 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3392 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3393         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3394                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3395
3396 /**
3397  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3398  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3399  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3400  *
3401  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3402  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3403  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3404  */
3405 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3406                                                 unsigned long max_low_pfn)
3407 {
3408         int i;
3409
3410         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3411                 unsigned long size_pages = 0;
3412                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3413
3414                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3415                         continue;
3416
3417                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3418                         end_pfn = max_low_pfn;
3419
3420                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3421                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3422                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3423                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3424         }
3425 }
3426
3427 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3428 {
3429         int i;
3430         int ret;
3431
3432         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3433                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3434                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3435                 if (ret)
3436                         break;
3437         }
3438 }
3439 /**
3440  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3441  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3442  *
3443  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3444  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3445  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3446  */
3447 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3448 {
3449         int i;
3450
3451         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3452                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3453                                 early_node_map[i].start_pfn,
3454                                 early_node_map[i].end_pfn);
3455 }
3456
3457 /**
3458  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3459  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3460  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3461  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3462  *
3463  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3464  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3465  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3466  * PFNs will be 0.
3467  */
3468 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3469                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3470 {
3471         int i;
3472         *start_pfn = -1UL;
3473         *end_pfn = 0;
3474
3475         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3476                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3477                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3478         }
3479
3480         if (*start_pfn == -1UL)
3481                 *start_pfn = 0;
3482 }
3483
3484 /*
3485  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3486  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3487  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3488  */
3489 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3490 {
3491         int zone_index;
3492         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3493                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3494                         continue;
3495
3496                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3497                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3498                         break;
3499         }
3500
3501         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3502         movable_zone = zone_index;
3503 }
3504
3505 /*
3506  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3507  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3508  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3509  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3510  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3511  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3512  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3513  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3514  */
3515 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3516                                         unsigned long zone_type,
3517                                         unsigned long node_start_pfn,
3518                                         unsigned long node_end_pfn,
3519                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3520                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3521 {
3522         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3523         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3524                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3525                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3526                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3527                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3528                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3529
3530                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3531                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3532                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3533                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3534
3535                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3536                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3537                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3538         }
3539 }
3540
3541 /*
3542  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3543  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3544  */
3545 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3546                                         unsigned long zone_type,
3547                                         unsigned long *ignored)
3548 {
3549         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3550         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3551
3552         /* Get the start and end of the node and zone */
3553         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3554         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3555         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3556         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3557                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3558                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3559
3560         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3561         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3562                 return 0;
3563
3564         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3565         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3566         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3567
3568         /* Return the spanned pages */
3569         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3570 }
3571
3572 /*
3573  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3574  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3575  */
3576 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3577                                 unsigned long range_start_pfn,
3578                                 unsigned long range_end_pfn)
3579 {
3580         int i = 0;
3581         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3582         unsigned long start_pfn;
3583
3584         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3585         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3586         if (i == -1)
3587                 return 0;
3588
3589         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3590
3591         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3592         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3593                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3594
3595         /* Find all holes for the zone within the node */
3596         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3597
3598                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3599                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3600                         break;
3601
3602                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3603                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3604                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3605
3606                 /* Update the hole size cound and move on */
3607                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3608                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3609                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3610                 }
3611                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3612         }
3613
3614         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3615         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3616                 hole_pages += range_end_pfn -
3617                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3618
3619         return hole_pages;
3620 }
3621
3622 /**
3623  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3624  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3625  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3626  *
3627  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3628  */
3629 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3630                                                         unsigned long end_pfn)
3631 {
3632         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3633 }
3634
3635 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3636 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3637                                         unsigned long zone_type,
3638                                         unsigned long *ignored)
3639 {
3640         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3641         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3642
3643         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3644         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3645                                                         node_start_pfn);
3646         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3647                                                         node_end_pfn);
3648
3649         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3650                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3651                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3652         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3653 }
3654
3655 #else
3656 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3657                                         unsigned long zone_type,
3658                                         unsigned long *zones_size)
3659 {
3660         return zones_size[zone_type];
3661 }
3662
3663 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3664                                                 unsigned long zone_type,
3665                                                 unsigned long *zholes_size)
3666 {
3667         if (!zholes_size)
3668                 return 0;
3669
3670         return zholes_size[zone_type];
3671 }
3672
3673 #endif
3674
3675 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3676                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3677 {
3678         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3679         enum zone_type i;
3680
3681         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3682                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3683                                                                 zones_size);
3684         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3685
3686         realtotalpages = totalpages;
3687         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3688                 realtotalpages -=
3689                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3690                                                                 zholes_size);
3691         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3692         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3693                                                         realtotalpages);
3694 }
3695
3696 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3697 /*
3698  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3699  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3700  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3701  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3702  * bytes.
3703  */
3704 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3705 {
3706         unsigned long usemapsize;
3707
3708         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3709         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3710         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3711         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3712
3713         return usemapsize / 8;
3714 }
3715
3716 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3717                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3718 {
3719         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3720         zone->pageblock_flags = NULL;
3721         if (usemapsize)
3722                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3723 }
3724 #else
3725 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3726                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3727 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3728
3729 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3730
3731 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3732 static inline int pageblock_default_order(void)
3733 {
3734         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3735                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3736
3737         return MAX_ORDER-1;
3738 }
3739
3740 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3741 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3742 {
3743         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3744         if (pageblock_order)
3745                 return;
3746
3747         /*
3748          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3749          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3750          */
3751         pageblock_order = order;
3752 }
3753 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3754
3755 /*
3756  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3757  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3758  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3759  * pageblock_order based on the kernel config
3760  */
3761 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3762 {
3763         return MAX_ORDER-1;
3764 }
3765 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3766
3767 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3768
3769 /*
3770  * Set up the zone data structures:
3771  *   - mark all pages reserved
3772  *   - mark all memory queues empty
3773  *   - clear the memory bitmaps
3774  */
3775 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3776                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3777 {
3778         enum zone_type j;
3779         int nid = pgdat->node_id;
3780         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3781         int ret;
3782
3783         pgdat_resize_init(pgdat);
3784         pgdat->nr_zones = 0;
3785         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3786         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3787         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3788         
3789         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3790                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3791                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3792                 enum lru_list l;
3793
3794                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3795                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3796                                                                 zholes_size);
3797
3798                 /*
3799                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3800                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3801                  * and per-cpu initialisations
3802                  */
3803                 memmap_pages =
3804                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3805                 if (realsize >= memmap_pages) {
3806                         realsize -= memmap_pages;
3807                         if (memmap_pages)
3808                                 printk(KERN_DEBUG
3809                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3810                                        zone_names[j], memmap_pages);
3811                 } else
3812                         printk(KERN_WARNING
3813                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3814                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3815
3816                 /* Account for reserved pages */
3817                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3818                         realsize -= dma_reserve;
3819                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3820                                         zone_names[0], dma_reserve);
3821                 }
3822
3823                 if (!is_highmem_idx(j))
3824                         nr_kernel_pages += realsize;
3825                 nr_all_pages += realsize;
3826
3827                 zone->spanned_pages = size;
3828                 zone->present_pages = realsize;
3829 #ifdef CONFIG_NUMA
3830                 zone->node = nid;
3831                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3832                                                 / 100;
3833                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3834 #endif
3835                 zone->name = zone_names[j];
3836                 spin_lock_init(&zone->lock);
3837                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3838                 zone_seqlock_init(zone);
3839                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3840
3841                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3842
3843                 zone_pcp_init(zone);
3844                 for_each_lru(l) {
3845                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3846                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
3847                 }
3848                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3849                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3850                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3851                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3852                 zap_zone_vm_stats(zone);
3853                 zone->flags = 0;
3854                 if (!size)
3855                         continue;
3856
3857                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3858                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3859                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3860                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3861                 BUG_ON(ret);
3862                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3863                 zone_start_pfn += size;
3864         }
3865 }
3866
3867 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3868 {
3869         /* Skip empty nodes */
3870         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3871                 return;
3872
3873 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3874         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3875         if (!pgdat->node_mem_map) {
3876                 unsigned long size, start, end;
3877                 struct page *map;
3878
3879                 /*
3880                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3881                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3882                  * for the buddy allocator to function correctly.
3883                  */
3884                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3885                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3886                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3887                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3888                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3889                 if (!map)
3890                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3891                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3892         }
3893 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3894         /*
3895          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3896          */
3897         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3898                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3899 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3900                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3901                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3902 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3903         }
3904 #endif
3905 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3906 }
3907
3908 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3909                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3910 {
3911         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3912
3913         pgdat->node_id = nid;
3914         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3915         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3916
3917         alloc_node_mem_map(pgdat);
3918 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3919         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3920                 nid, (unsigned long)pgdat,
3921                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3922 #endif
3923
3924         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3925 }
3926
3927 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3928
3929 #if MAX_NUMNODES > 1
3930 /*
3931  * Figure out the number of possible node ids.
3932  */
3933 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3934 {
3935         unsigned int node;
3936         unsigned int highest = 0;
3937
3938         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3939                 highest = node;
3940         nr_node_ids = highest + 1;
3941 }
3942 #else
3943 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3944 {
3945 }
3946 #endif
3947
3948 /**
3949  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3950  * @nid: The node ID the range resides on
3951  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3952  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3953  *
3954  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3955  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3956  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3957  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3958  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3959  */
3960 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3961                                                 unsigned long end_pfn)
3962 {
3963         int i;
3964
3965         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3966                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3967                         "%d entries of %d used\n",
3968                         nid, start_pfn, end_pfn,
3969                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3970
3971         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3972
3973         /* Merge with existing active regions if possible */
3974         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3975                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3976                         continue;
3977
3978                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3979                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3980                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3981                         return;
3982
3983                 /* Merge forward if suitable */
3984                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3985                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3986                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3987                         return;
3988                 }
3989
3990                 /* Merge backward if suitable */
3991                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3992                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3993                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3994                         return;
3995                 }
3996         }
3997
3998         /* Check that early_node_map is large enough */
3999         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4000                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4001                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4002                 return;
4003         }
4004
4005         early_node_map[i].nid = nid;
4006         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4007         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4008         nr_nodemap_entries = i + 1;
4009 }
4010
4011 /**
4012  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4013  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4014  * @start_pfn: The new PFN of the range
4015  * @end_pfn: The new PFN of the range
4016  *
4017  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4018  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4019  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4020  * range.
4021  */
4022 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4023                                 unsigned long end_pfn)
4024 {
4025         int i, j;
4026         int removed = 0;
4027
4028         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4029                           nid, start_pfn, end_pfn);
4030
4031         /* Find the old active region end and shrink */
4032         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4033                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4034                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4035                         /* clear it */
4036                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4037                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4038                         removed = 1;
4039                         continue;
4040                 }
4041                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4042                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4043                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4044                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4045                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4046                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4047                         continue;
4048                 }
4049                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4050                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4051                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4052                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4053                         continue;
4054                 }
4055         }
4056
4057         if (!removed)
4058                 return;
4059
4060         /* remove the blank ones */
4061         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4062                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4063                         continue;
4064                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4065                         continue;
4066                 /* we found it, get rid of it */
4067                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4068                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4069                                 sizeof(early_node_map[j]));
4070                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4071                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4072                 nr_nodemap_entries--;
4073         }
4074 }
4075
4076 /**
4077  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4078  *
4079  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4080  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4081  * all currently registered regions.
4082  */
4083 void __init remove_all_active_ranges(void)
4084 {
4085         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4086         nr_nodemap_entries = 0;
4087 }
4088
4089 /* Compare two active node_active_regions */
4090 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4091 {
4092         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4093         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4094
4095         /* Done this way to avoid overflows */
4096         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4097                 return 1;
4098         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4099                 return -1;
4100
4101         return 0;
4102 }
4103
4104 /* sort the node_map by start_pfn */
4105 static void __init sort_node_map(void)
4106 {
4107         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4108                         sizeof(struct node_active_region),
4109                         cmp_node_active_region, NULL);
4110 }
4111
4112 /* Find the lowest pfn for a node */
4113 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4114 {
4115         int i;
4116         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4117
4118         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4119         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4120                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4121
4122         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4123                 printk(KERN_WARNING
4124                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4125                 return 0;
4126         }
4127
4128         return min_pfn;
4129 }
4130
4131 /**
4132  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4133  *
4134  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4135  * add_active_range().
4136  */
4137 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4138 {
4139         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4140 }
4141
4142 /*
4143  * early_calculate_totalpages()
4144  * Sum pages in active regions for movable zone.
4145  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4146  */
4147 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4148 {
4149         int i;
4150         unsigned long totalpages = 0;
4151
4152         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4153                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4154                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4155                 totalpages += pages;
4156                 if (pages)
4157                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4158         }
4159         return totalpages;
4160 }
4161
4162 /*
4163  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4164  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4165  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4166  * others
4167  */
4168 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4169 {
4170         int i, nid;
4171         unsigned long usable_startpfn;
4172         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4173         /* save the state before borrow the nodemask */
4174         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4175         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4176         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4177
4178         /*
4179          * If movablecore was specified, calculate what size of
4180          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4181          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4182          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4183          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4184          * what movablecore would have allowed.
4185          */
4186         if (required_movablecore) {
4187                 unsigned long corepages;
4188
4189                 /*
4190                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4191                  * was requested by the user
4192                  */
4193                 required_movablecore =
4194                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4195                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4196
4197                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4198         }
4199
4200         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4201         if (!required_kernelcore)
4202                 goto out;
4203
4204         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4205         find_usable_zone_for_movable();
4206         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4207
4208 restart:
4209         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4210         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4211         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4212                 /*
4213                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4214                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4215                  * amount of memory for the kernel
4216                  */
4217                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4218                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4219
4220                 /*
4221                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4222                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4223                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4224                  */
4225                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4226
4227                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4228                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4229                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4230                         unsigned long size_pages;
4231
4232                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4233                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4234                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4235                         if (start_pfn >= end_pfn)
4236                                 continue;
4237
4238                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4239                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4240                                 unsigned long kernel_pages;
4241                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4242                                                                 - start_pfn;
4243
4244                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4245                                                         kernelcore_remaining);
4246                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4247                                                         required_kernelcore);
4248
4249                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4250                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4251
4252                                         /*
4253                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4254                                          * that if we have to rebalance
4255                                          * kernelcore across nodes, we will
4256                                          * not double account here
4257                                          */
4258                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4259                                         continue;
4260                                 }
4261                                 start_pfn = usable_startpfn;
4262                         }
4263
4264                         /*
4265                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4266                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4267                          * number of pages used as kernelcore
4268                          */
4269                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4270                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4271                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4272                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4273
4274                         /*
4275                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4276                          * break if the kernelcore for this node has been
4277                          * satisified
4278                          */
4279                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4280                                                                 size_pages);
4281                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4282                         if (!kernelcore_remaining)
4283                                 break;
4284                 }
4285         }
4286
4287         /*
4288          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4289          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4290          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4291          * satisified
4292          */
4293         usable_nodes--;
4294         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4295                 goto restart;
4296
4297         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4298         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4299                 zone_movable_pfn[nid] =
4300                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4301
4302 out:
4303         /* restore the node_state */
4304         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4305 }
4306
4307 /* Any regular memory on that node ? */
4308 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4309 {
4310 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4311         enum zone_type zone_type;
4312
4313         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4314                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4315                 if (zone->present_pages)
4316                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4317         }
4318 #endif
4319 }
4320
4321 /**
4322  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4323  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4324  *
4325  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4326  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4327  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4328  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4329  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4330  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4331  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4332  * at arch_max_dma_pfn.
4333  */
4334 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4335 {
4336         unsigned long nid;
4337         int i;
4338
4339         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4340         sort_node_map();
4341
4342         /* Record where the zone boundaries are */
4343         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4344                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4345         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4346                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4347         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4348         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4349         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4350                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4351                         continue;
4352                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4353                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4354                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4355                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4356         }
4357         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4358         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4359
4360         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4361         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4362         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4363
4364         /* Print out the zone ranges */
4365         printk("Zone PFN ranges:\n");
4366         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4367                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4368                         continue;
4369                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4370                                 zone_names[i],
4371                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4372                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4373         }
4374
4375         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4376         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4377         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4378                 if (zone_movable_pfn[i])
4379                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4380         }
4381
4382         /* Print out the early_node_map[] */
4383         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4384         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4385                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4386                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4387                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4388
4389         /* Initialise every node */
4390         mminit_verify_pageflags_layout();
4391         setup_nr_node_ids();
4392         for_each_online_node(nid) {
4393                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4394                 free_area_init_node(nid, NULL,
4395                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4396
4397                 /* Any memory on that node */
4398                 if (pgdat->node_present_pages)
4399                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4400                 check_for_regular_memory(pgdat);
4401         }
4402 }
4403
4404 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4405 {
4406         unsigned long long coremem;
4407         if (!p)
4408                 return -EINVAL;
4409
4410         coremem = memparse(p, &p);
4411         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4412
4413         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4414         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4415
4416         return 0;
4417 }
4418
4419 /*
4420  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4421  * cannot be reclaimed or migrated.
4422  */
4423 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4424 {
4425         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4426 }
4427
4428 /*
4429  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4430  * can be reclaimed or migrated.
4431  */
4432 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4433 {
4434         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4435 }
4436
4437 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4438 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4439
4440 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4441
4442 /**
4443  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4444  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4445  *
4446  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4447  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4448  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4449  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4450  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4451  * smaller per-cpu batchsize.
4452  */
4453 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4454 {
4455         dma_reserve = new_dma_reserve;
4456 }
4457
4458 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4459 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4460 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4461 #endif
4462
4463 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4464 {
4465         free_area_init_node(0, zones_size,
4466                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4467 }
4468
4469 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4470                                  unsigned long action, void *hcpu)
4471 {
4472         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4473
4474         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4475                 drain_pages(cpu);
4476
4477                 /*
4478                  * Spill the event counters of the dead processor
4479                  * into the current processors event counters.
4480                  * This artificially elevates the count of the current
4481                  * processor.
4482                  */
4483                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4484
4485                 /*
4486                  * Zero the differential counters of the dead processor
4487                  * so that the vm statistics are consistent.
4488                  *
4489                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4490                  * race with what we are doing.
4491                  */
4492                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4493         }
4494         return NOTIFY_OK;
4495 }
4496
4497 void __init page_alloc_init(void)
4498 {
4499         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4500 }
4501
4502 /*
4503  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4504  *      or min_free_kbytes changes.
4505  */
4506 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4507 {
4508         struct pglist_data *pgdat;
4509         unsigned long reserve_pages = 0;
4510         enum zone_type i, j;
4511
4512         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4513                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4514                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4515                         unsigned long max = 0;
4516
4517                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4518                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4519                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4520                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4521                         }
4522
4523                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4524                         max += high_wmark_pages(zone);
4525
4526                         if (max > zone->present_pages)
4527                                 max = zone->present_pages;
4528                         reserve_pages += max;
4529                 }
4530         }
4531         totalreserve_pages = reserve_pages;
4532 }
4533
4534 /*
4535  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4536  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4537  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4538  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4539  */
4540 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4541 {
4542         struct pglist_data *pgdat;
4543         enum zone_type j, idx;
4544
4545         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4546                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4547                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4548                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4549
4550                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4551
4552                         idx = j;
4553                         while (idx) {
4554                                 struct zone *lower_zone;
4555
4556                                 idx--;
4557
4558                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4559                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4560
4561                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4562                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4563                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4564                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4565                         }
4566                 }
4567         }
4568
4569         /* update totalreserve_pages */
4570         calculate_totalreserve_pages();
4571 }
4572
4573 /**
4574  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4575  * or when memory is hot-{added|removed}
4576  *
4577  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4578  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4579  */
4580 void setup_per_zone_wmarks(void)
4581 {
4582         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4583         unsigned long lowmem_pages = 0;
4584         struct zone *zone;
4585         unsigned long flags;
4586
4587         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4588         for_each_zone(zone) {
4589                 if (!is_highmem(zone))
4590                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4591         }
4592
4593         for_each_zone(zone) {
4594                 u64 tmp;
4595
4596                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4597                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4598                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4599                 if (is_highmem(zone)) {
4600                         /*
4601                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4602                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4603                          * value here.
4604                          *
4605                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4606                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4607                          * not be capped for highmem.
4608                          */
4609                         int min_pages;
4610
4611                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4612                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4613                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4614                         if (min_pages > 128)
4615                                 min_pages = 128;
4616                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4617                 } else {
4618                         /*
4619                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4620                          * proportionate to the zone's size.
4621                          */
4622                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4623                 }
4624
4625                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4626                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4627                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4628                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4629         }
4630
4631         /* update totalreserve_pages */
4632         calculate_totalreserve_pages();
4633 }
4634
4635 /*
4636  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4637  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4638  * to be referenced again before it is swapped out.
4639  *
4640  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4641  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4642  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4643  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4644  *
4645  * total     target    max
4646  * memory    ratio     inactive anon
4647  * -------------------------------------
4648  *   10MB       1         5MB
4649  *  100MB       1        50MB
4650  *    1GB       3       250MB
4651  *   10GB      10       0.9GB
4652  *  100GB      31         3GB
4653  *    1TB     101        10GB
4654  *   10TB     320        32GB
4655  */
4656 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4657 {
4658         unsigned int gb, ratio;
4659
4660         /* Zone size in gigabytes */
4661         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4662         if (gb)
4663                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4664         else
4665                 ratio = 1;
4666
4667         zone->inactive_ratio = ratio;
4668 }
4669
4670 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4671 {
4672         struct zone *zone;
4673
4674         for_each_zone(zone)
4675                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4676 }
4677
4678 /*
4679  * Initialise min_free_kbytes.
4680  *
4681  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4682  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4683  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4684  *
4685  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4686  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4687  *
4688  * which yields
4689  *
4690  * 16MB:        512k
4691  * 32MB:        724k
4692  * 64MB:        1024k
4693  * 128MB:       1448k
4694  * 256MB:       2048k
4695  * 512MB:       2896k
4696  * 1024MB:      4096k
4697  * 2048MB:      5792k
4698  * 4096MB:      8192k
4699  * 8192MB:      11584k
4700  * 16384MB:     16384k
4701  */
4702 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4703 {
4704         unsigned long lowmem_kbytes;
4705
4706         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4707
4708         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4709         if (min_free_kbytes < 128)
4710                 min_free_kbytes = 128;
4711         if (min_free_kbytes > 65536)
4712                 min_free_kbytes = 65536;
4713         setup_per_zone_wmarks();
4714         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4715         setup_per_zone_inactive_ratio();
4716         return 0;
4717 }
4718 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4719
4720 /*
4721  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4722  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4723  *      changes.
4724  */
4725 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4726         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4727 {
4728         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
4729         if (write)
4730                 setup_per_zone_wmarks();
4731         return 0;
4732 }
4733
4734 #ifdef CONFIG_NUMA
4735 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4736         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4737 {
4738         struct zone *zone;
4739         int rc;
4740
4741         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4742         if (rc)
4743                 return rc;
4744
4745         for_each_zone(zone)
4746                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4747                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4748         return 0;
4749 }
4750
4751 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4752         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4753 {
4754         struct zone *zone;
4755         int rc;
4756
4757         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4758         if (rc)
4759                 return rc;
4760
4761         for_each_zone(zone)
4762                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4763                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4764         return 0;
4765 }
4766 #endif
4767
4768 /*
4769  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4770  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4771  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4772  *
4773  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4774  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4775  * if in function of the boot time zone sizes.
4776  */
4777 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4778         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4779 {
4780         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4781         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4782         return 0;
4783 }
4784
4785 /*
4786  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4787  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4788  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4789  */
4790
4791 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4792         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4793 {
4794         struct zone *zone;
4795         unsigned int cpu;
4796         int ret;
4797
4798         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4799         if (!write || (ret == -EINVAL))
4800                 return ret;
4801         for_each_populated_zone(zone) {
4802                 for_each_online_cpu(cpu) {
4803                         unsigned long  high;
4804                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4805                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4806                 }
4807         }
4808         return 0;
4809 }
4810
4811 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4812
4813 #ifdef CONFIG_NUMA
4814 static int __init set_hashdist(char *str)
4815 {
4816         if (!str)
4817                 return 0;
4818         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4819         return 1;
4820 }
4821 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4822 #endif
4823
4824 /*
4825  * allocate a large system hash table from bootmem
4826  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4827  *   quantity of entries
4828  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4829  */
4830 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4831                                      unsigned long bucketsize,
4832                                      unsigned long numentries,
4833                                      int scale,
4834                                      int flags,
4835                                      unsigned int *_hash_shift,
4836                                      unsigned int *_hash_mask,
4837                                      unsigned long limit)
4838 {
4839         unsigned long long max = limit;
4840         unsigned long log2qty, size;
4841         void *table = NULL;
4842
4843         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4844         if (!numentries) {
4845                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4846                 numentries = nr_kernel_pages;
4847                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4848                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4849                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4850
4851                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4852                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4853                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4854                 else
4855                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4856
4857                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4858                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
4859                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
4860                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
4861                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
4862                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
4863                                 BUG_ON(!numentries);
4864                         }
4865                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4866                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4867         }
4868         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4869
4870         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4871         if (max == 0) {
4872                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4873                 do_div(max, bucketsize);
4874         }
4875
4876         if (numentries > max)
4877                 numentries = max;
4878
4879         log2qty = ilog2(numentries);
4880
4881         do {
4882                 size = bucketsize << log2qty;
4883                 if (flags & HASH_EARLY)
4884                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4885                 else if (hashdist)
4886                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4887                 else {
4888                         /*
4889                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4890                          * some pages at the end of hash table which
4891                          * alloc_pages_exact() automatically does
4892                          */
4893                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4894                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4895                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4896                         }
4897                 }
4898         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4899
4900         if (!table)
4901                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4902
4903         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4904                tablename,
4905                (1U << log2qty),
4906                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4907                size);
4908
4909         if (_hash_shift)
4910                 *_hash_shift = log2qty;
4911         if (_hash_mask)
4912                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4913
4914         return table;
4915 }
4916
4917 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4918 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4919                                                         unsigned long pfn)
4920 {
4921 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4922         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4923 #else
4924         return zone->pageblock_flags;
4925 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4926 }
4927
4928 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4929 {
4930 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4931         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4932         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4933 #else
4934         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4935         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4936 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4937 }
4938
4939 /**
4940  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4941  * @page: The page within the block of interest
4942  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4943  * @end_bitidx: The last bit of interest
4944  * returns pageblock_bits flags
4945  */
4946 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4947                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4948 {
4949         struct zone *zone;
4950         unsigned long *bitmap;
4951         unsigned long pfn, bitidx;
4952         unsigned long flags = 0;
4953         unsigned long value = 1;
4954
4955         zone = page_zone(page);
4956         pfn = page_to_pfn(page);
4957         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4958         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4959
4960         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4961                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4962                         flags |= value;
4963
4964         return flags;
4965 }
4966
4967 /**
4968  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4969  * @page: The page within the block of interest
4970  * @start_bitidx: The first bit of interest
4971  * @end_bitidx: The last bit of interest
4972  * @flags: The flags to set
4973  */
4974 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4975                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4976 {
4977         struct zone *zone;
4978         unsigned long *bitmap;
4979         unsigned long pfn, bitidx;
4980         unsigned long value = 1;
4981
4982         zone = page_zone(page);
4983         pfn = page_to_pfn(page);
4984         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4985         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4986         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4987         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4988
4989         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4990                 if (flags & value)
4991                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4992                 else
4993                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4994 }
4995
4996 /*
4997  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4998  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4999  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5000  */
5001
5002 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5003 {
5004         struct zone *zone;
5005         unsigned long flags;
5006         int ret = -EBUSY;
5007         int zone_idx;
5008
5009         zone = page_zone(page);
5010         zone_idx = zone_idx(zone);
5011         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5012         /*
5013          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
5014          */
5015         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE &&
5016             zone_idx != ZONE_MOVABLE)
5017                 goto out;
5018         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5019         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5020         ret = 0;
5021 out:
5022         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5023         if (!ret)
5024                 drain_all_pages();
5025         return ret;
5026 }
5027
5028 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5029 {
5030         struct zone *zone;
5031         unsigned long flags;
5032         zone = page_zone(page);
5033         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5034         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5035                 goto out;
5036         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5037         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5038 out:
5039         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5040 }
5041
5042 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5043 /*
5044  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5045  */
5046 void
5047 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5048 {
5049         struct page *page;
5050         struct zone *zone;
5051         int order, i;
5052         unsigned long pfn;
5053         unsigned long flags;
5054         /* find the first valid pfn */
5055         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5056                 if (pfn_valid(pfn))
5057                         break;
5058         if (pfn == end_pfn)
5059                 return;
5060         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5061         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5062         pfn = start_pfn;
5063         while (pfn < end_pfn) {
5064                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5065                         pfn++;
5066                         continue;
5067                 }
5068                 page = pfn_to_page(pfn);
5069                 BUG_ON(page_count(page));
5070                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5071                 order = page_order(page);
5072 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5073                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5074                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5075 #endif
5076                 list_del(&page->lru);
5077                 rmv_page_order(page);
5078                 zone->free_area[order].nr_free--;
5079                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5080                                       - (1UL << order));
5081                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5082                         SetPageReserved((page+i));
5083                 pfn += (1 << order);
5084         }
5085         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5086 }
5087 #endif