this_cpu: Page allocator conversion
[linux-3.10.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 <linux/memory.h>
52 #include <trace/events/kmem.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/div64.h>
56 #include "internal.h"
57
58 /*
59  * Array of node states.
60  */
61 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
62         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
63         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
64 #ifndef CONFIG_NUMA
65         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
66 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
67         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
68 #endif
69         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
70 #endif  /* NUMA */
71 };
72 EXPORT_SYMBOL(node_states);
73
74 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
75 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
76 int percpu_pagelist_fraction;
77 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
78
79 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
80 int pageblock_order __read_mostly;
81 #endif
82
83 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
84
85 /*
86  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
87  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
88  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
89  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
90  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
91  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
92  *
93  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
94  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
95  */
96 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
97 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
98          256,
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
101          256,
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
104          32,
105 #endif
106          32,
107 };
108
109 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
110
111 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
112 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
113          "DMA",
114 #endif
115 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
116          "DMA32",
117 #endif
118          "Normal",
119 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
120          "HighMem",
121 #endif
122          "Movable",
123 };
124
125 int min_free_kbytes = 1024;
126
127 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
128 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
129 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
130
131 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
132   /*
133    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
134    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
135    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
136    * so the number of times add_active_range() can be called is
137    * related to the number of nodes and the number of holes
138    */
139   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
140     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
141     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
142   #else
143     #if MAX_NUMNODES >= 32
144       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
145       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
146     #else
147       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
148       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
149     #endif
150   #endif
151
152   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
153   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
156   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
157   static unsigned long __initdata required_movablecore;
158   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
159
160   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
161   int movable_zone;
162   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
163 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
164
165 #if MAX_NUMNODES > 1
166 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
167 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
168 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
169 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
170 #endif
171
172 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
173
174 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
175 {
176
177         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
178                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
179
180         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
181                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
182 }
183
184 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
185
186 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
187 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
188 {
189         int ret = 0;
190         unsigned seq;
191         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
192
193         do {
194                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
195                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
196                         ret = 1;
197                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
198                         ret = 1;
199         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
200
201         return ret;
202 }
203
204 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
205 {
206         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
207                 return 0;
208         if (zone != page_zone(page))
209                 return 0;
210
211         return 1;
212 }
213 /*
214  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
215  */
216 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
217 {
218         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
219                 return 1;
220         if (!page_is_consistent(zone, page))
221                 return 1;
222
223         return 0;
224 }
225 #else
226 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
227 {
228         return 0;
229 }
230 #endif
231
232 static void bad_page(struct page *page)
233 {
234         static unsigned long resume;
235         static unsigned long nr_shown;
236         static unsigned long nr_unshown;
237
238         /* Don't complain about poisoned pages */
239         if (PageHWPoison(page)) {
240                 __ClearPageBuddy(page);
241                 return;
242         }
243
244         /*
245          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
246          * or allow a steady drip of one report per second.
247          */
248         if (nr_shown == 60) {
249                 if (time_before(jiffies, resume)) {
250                         nr_unshown++;
251                         goto out;
252                 }
253                 if (nr_unshown) {
254                         printk(KERN_ALERT
255                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
256                                 nr_unshown);
257                         nr_unshown = 0;
258                 }
259                 nr_shown = 0;
260         }
261         if (nr_shown++ == 0)
262                 resume = jiffies + 60 * HZ;
263
264         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
265                 current->comm, page_to_pfn(page));
266         printk(KERN_ALERT
267                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
268                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
269                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
270
271         dump_stack();
272 out:
273         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
274         __ClearPageBuddy(page);
275         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
276 }
277
278 /*
279  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
280  *
281  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
282  *
283  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
284  *
285  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
286  * the head page (even the head page has this).
287  *
288  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
289  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
290  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
291  */
292
293 static void free_compound_page(struct page *page)
294 {
295         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
296 }
297
298 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
299 {
300         int i;
301         int nr_pages = 1 << order;
302
303         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
304         set_compound_order(page, order);
305         __SetPageHead(page);
306         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
307                 struct page *p = page + i;
308
309                 __SetPageTail(p);
310                 p->first_page = page;
311         }
312 }
313
314 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
315 {
316         int i;
317         int nr_pages = 1 << order;
318         int bad = 0;
319
320         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
321             unlikely(!PageHead(page))) {
322                 bad_page(page);
323                 bad++;
324         }
325
326         __ClearPageHead(page);
327
328         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
329                 struct page *p = page + i;
330
331                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
332                         bad_page(page);
333                         bad++;
334                 }
335                 __ClearPageTail(p);
336         }
337
338         return bad;
339 }
340
341 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
342 {
343         int i;
344
345         /*
346          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
347          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
348          */
349         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
350         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
351                 clear_highpage(page + i);
352 }
353
354 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
355 {
356         set_page_private(page, order);
357         __SetPageBuddy(page);
358 }
359
360 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
361 {
362         __ClearPageBuddy(page);
363         set_page_private(page, 0);
364 }
365
366 /*
367  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
368  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
369  *
370  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
371  * the following equation:
372  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
373  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
374  * 1 buddy is #10:
375  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
376  *
377  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
378  * satisfies the following equation:
379  *     P = B & ~(1 << O)
380  *
381  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
382  */
383 static inline struct page *
384 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
385 {
386         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
387
388         return page + (buddy_idx - page_idx);
389 }
390
391 static inline unsigned long
392 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
393 {
394         return (page_idx & ~(1 << order));
395 }
396
397 /*
398  * This function checks whether a page is free && is the buddy
399  * we can do coalesce a page and its buddy if
400  * (a) the buddy is not in a hole &&
401  * (b) the buddy is in the buddy system &&
402  * (c) a page and its buddy have the same order &&
403  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
404  *
405  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
406  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
407  *
408  * For recording page's order, we use page_private(page).
409  */
410 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
411                                                                 int order)
412 {
413         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
414                 return 0;
415
416         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
417                 return 0;
418
419         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
420                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
421                 return 1;
422         }
423         return 0;
424 }
425
426 /*
427  * Freeing function for a buddy system allocator.
428  *
429  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
430  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
431  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
432  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
433  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
434  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
435  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
436  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
437  * parts of the VM system.
438  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
439  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
440  * order is recorded in page_private(page) field.
441  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
442  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
443  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
444  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
445  * triggers coalescing into a block of larger size.            
446  *
447  * -- wli
448  */
449
450 static inline void __free_one_page(struct page *page,
451                 struct zone *zone, unsigned int order,
452                 int migratetype)
453 {
454         unsigned long page_idx;
455
456         if (unlikely(PageCompound(page)))
457                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
458                         return;
459
460         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
461
462         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
463
464         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
465         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
466
467         while (order < MAX_ORDER-1) {
468                 unsigned long combined_idx;
469                 struct page *buddy;
470
471                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
472                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
473                         break;
474
475                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
476                 list_del(&buddy->lru);
477                 zone->free_area[order].nr_free--;
478                 rmv_page_order(buddy);
479                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
480                 page = page + (combined_idx - page_idx);
481                 page_idx = combined_idx;
482                 order++;
483         }
484         set_page_order(page, order);
485         list_add(&page->lru,
486                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
487         zone->free_area[order].nr_free++;
488 }
489
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
501 static inline int free_pages_check(struct page *page)
502 {
503         if (unlikely(page_mapcount(page) |
504                 (page->mapping != NULL)  |
505                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
506                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
507                 bad_page(page);
508                 return 1;
509         }
510         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
511                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
512         return 0;
513 }
514
515 /*
516  * Frees a number of pages from the PCP lists
517  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
518  * count is the number of pages to free.
519  *
520  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
521  * see if this freeing clears that state.
522  *
523  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
524  * pinned" detection logic.
525  */
526 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
527                                         struct per_cpu_pages *pcp)
528 {
529         int migratetype = 0;
530         int batch_free = 0;
531
532         spin_lock(&zone->lock);
533         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
534         zone->pages_scanned = 0;
535
536         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
537         while (count) {
538                 struct page *page;
539                 struct list_head *list;
540
541                 /*
542                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
543                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
544                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
545                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
546                  * lists
547                  */
548                 do {
549                         batch_free++;
550                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
551                                 migratetype = 0;
552                         list = &pcp->lists[migratetype];
553                 } while (list_empty(list));
554
555                 do {
556                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
557                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
558                         list_del(&page->lru);
559                         __free_one_page(page, zone, 0, migratetype);
560                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, migratetype);
561                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
562         }
563         spin_unlock(&zone->lock);
564 }
565
566 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
567                                 int migratetype)
568 {
569         spin_lock(&zone->lock);
570         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
571         zone->pages_scanned = 0;
572
573         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
574         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
575         spin_unlock(&zone->lock);
576 }
577
578 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
579 {
580         unsigned long flags;
581         int i;
582         int bad = 0;
583         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
584
585         kmemcheck_free_shadow(page, order);
586
587         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
588                 bad += free_pages_check(page + i);
589         if (bad)
590                 return;
591
592         if (!PageHighMem(page)) {
593                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
594                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
595                                            PAGE_SIZE << order);
596         }
597         arch_free_page(page, order);
598         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
599
600         local_irq_save(flags);
601         if (unlikely(wasMlocked))
602                 free_page_mlock(page);
603         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
604         free_one_page(page_zone(page), page, order,
605                                         get_pageblock_migratetype(page));
606         local_irq_restore(flags);
607 }
608
609 /*
610  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
611  */
612 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
613 {
614         if (order == 0) {
615                 __ClearPageReserved(page);
616                 set_page_count(page, 0);
617                 set_page_refcounted(page);
618                 __free_page(page);
619         } else {
620                 int loop;
621
622                 prefetchw(page);
623                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
624                         struct page *p = &page[loop];
625
626                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
627                                 prefetchw(p + 1);
628                         __ClearPageReserved(p);
629                         set_page_count(p, 0);
630                 }
631
632                 set_page_refcounted(page);
633                 __free_pages(page, order);
634         }
635 }
636
637
638 /*
639  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
640  * Please do not alter this order without good reasons and regression
641  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
642  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
643  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
644  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
645  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
646  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
647  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
648  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
649  *
650  * -- wli
651  */
652 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
653         int low, int high, struct free_area *area,
654         int migratetype)
655 {
656         unsigned long size = 1 << high;
657
658         while (high > low) {
659                 area--;
660                 high--;
661                 size >>= 1;
662                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
663                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
664                 area->nr_free++;
665                 set_page_order(&page[size], high);
666         }
667 }
668
669 /*
670  * This page is about to be returned from the page allocator
671  */
672 static inline int check_new_page(struct page *page)
673 {
674         if (unlikely(page_mapcount(page) |
675                 (page->mapping != NULL)  |
676                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
677                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
678                 bad_page(page);
679                 return 1;
680         }
681         return 0;
682 }
683
684 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
685 {
686         int i;
687
688         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
689                 struct page *p = page + i;
690                 if (unlikely(check_new_page(p)))
691                         return 1;
692         }
693
694         set_page_private(page, 0);
695         set_page_refcounted(page);
696
697         arch_alloc_page(page, order);
698         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
699
700         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
701                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
702
703         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
704                 prep_compound_page(page, order);
705
706         return 0;
707 }
708
709 /*
710  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
711  * the smallest available page from the freelists
712  */
713 static inline
714 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
715                                                 int migratetype)
716 {
717         unsigned int current_order;
718         struct free_area * area;
719         struct page *page;
720
721         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
722         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
723                 area = &(zone->free_area[current_order]);
724                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
725                         continue;
726
727                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
728                                                         struct page, lru);
729                 list_del(&page->lru);
730                 rmv_page_order(page);
731                 area->nr_free--;
732                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
733                 return page;
734         }
735
736         return NULL;
737 }
738
739
740 /*
741  * This array describes the order lists are fallen back to when
742  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
743  */
744 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
745         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
746         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
747         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
748         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
749 };
750
751 /*
752  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
753  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
754  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
755  */
756 static int move_freepages(struct zone *zone,
757                           struct page *start_page, struct page *end_page,
758                           int migratetype)
759 {
760         struct page *page;
761         unsigned long order;
762         int pages_moved = 0;
763
764 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
765         /*
766          * page_zone is not safe to call in this context when
767          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
768          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
769          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
770          * grouping pages by mobility
771          */
772         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
773 #endif
774
775         for (page = start_page; page <= end_page;) {
776                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
777                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
778
779                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
780                         page++;
781                         continue;
782                 }
783
784                 if (!PageBuddy(page)) {
785                         page++;
786                         continue;
787                 }
788
789                 order = page_order(page);
790                 list_del(&page->lru);
791                 list_add(&page->lru,
792                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
793                 page += 1 << order;
794                 pages_moved += 1 << order;
795         }
796
797         return pages_moved;
798 }
799
800 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
801                                 int migratetype)
802 {
803         unsigned long start_pfn, end_pfn;
804         struct page *start_page, *end_page;
805
806         start_pfn = page_to_pfn(page);
807         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
808         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
809         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
810         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
811
812         /* Do not cross zone boundaries */
813         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
814                 start_page = page;
815         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
816                 return 0;
817
818         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
819 }
820
821 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
822                                         int start_order, int migratetype)
823 {
824         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
825
826         while (nr_pageblocks--) {
827                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
828                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
829         }
830 }
831
832 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
833 static inline struct page *
834 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
835 {
836         struct free_area * area;
837         int current_order;
838         struct page *page;
839         int migratetype, i;
840
841         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
842         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
843                                                 --current_order) {
844                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
845                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
846
847                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
848                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
849                                 continue;
850
851                         area = &(zone->free_area[current_order]);
852                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
853                                 continue;
854
855                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
856                                         struct page, lru);
857                         area->nr_free--;
858
859                         /*
860                          * If breaking a large block of pages, move all free
861                          * pages to the preferred allocation list. If falling
862                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
863                          * agressive about taking ownership of free pages
864                          */
865                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
866                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
867                                         page_group_by_mobility_disabled) {
868                                 unsigned long pages;
869                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
870                                                                 start_migratetype);
871
872                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
873                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
874                                                 page_group_by_mobility_disabled)
875                                         set_pageblock_migratetype(page,
876                                                                 start_migratetype);
877
878                                 migratetype = start_migratetype;
879                         }
880
881                         /* Remove the page from the freelists */
882                         list_del(&page->lru);
883                         rmv_page_order(page);
884
885                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
886                         if (current_order >= pageblock_order)
887                                 change_pageblock_range(page, current_order,
888                                                         start_migratetype);
889
890                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
891
892                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
893                                 start_migratetype, migratetype);
894
895                         return page;
896                 }
897         }
898
899         return NULL;
900 }
901
902 /*
903  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
904  * Call me with the zone->lock already held.
905  */
906 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
907                                                 int migratetype)
908 {
909         struct page *page;
910
911 retry_reserve:
912         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
913
914         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
915                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
916
917                 /*
918                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
919                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
920                  * and we want just one call site
921                  */
922                 if (!page) {
923                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
924                         goto retry_reserve;
925                 }
926         }
927
928         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
929         return page;
930 }
931
932 /* 
933  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
934  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
935  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
936  */
937 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
938                         unsigned long count, struct list_head *list,
939                         int migratetype, int cold)
940 {
941         int i;
942         
943         spin_lock(&zone->lock);
944         for (i = 0; i < count; ++i) {
945                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
946                 if (unlikely(page == NULL))
947                         break;
948
949                 /*
950                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
951                  * in physical page order. The page is added to the callers and
952                  * list and the list head then moves forward. From the callers
953                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
954                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
955                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
956                  * properly.
957                  */
958                 if (likely(cold == 0))
959                         list_add(&page->lru, list);
960                 else
961                         list_add_tail(&page->lru, list);
962                 set_page_private(page, migratetype);
963                 list = &page->lru;
964         }
965         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
966         spin_unlock(&zone->lock);
967         return i;
968 }
969
970 #ifdef CONFIG_NUMA
971 /*
972  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
973  * currently executing processor on remote nodes after they have
974  * expired.
975  *
976  * Note that this function must be called with the thread pinned to
977  * a single processor.
978  */
979 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
980 {
981         unsigned long flags;
982         int to_drain;
983
984         local_irq_save(flags);
985         if (pcp->count >= pcp->batch)
986                 to_drain = pcp->batch;
987         else
988                 to_drain = pcp->count;
989         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
990         pcp->count -= to_drain;
991         local_irq_restore(flags);
992 }
993 #endif
994
995 /*
996  * Drain pages of the indicated processor.
997  *
998  * The processor must either be the current processor and the
999  * thread pinned to the current processor or a processor that
1000  * is not online.
1001  */
1002 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1003 {
1004         unsigned long flags;
1005         struct zone *zone;
1006
1007         for_each_populated_zone(zone) {
1008                 struct per_cpu_pageset *pset;
1009                 struct per_cpu_pages *pcp;
1010
1011                 local_irq_save(flags);
1012                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1013
1014                 pcp = &pset->pcp;
1015                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1016                 pcp->count = 0;
1017                 local_irq_restore(flags);
1018         }
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1023  */
1024 void drain_local_pages(void *arg)
1025 {
1026         drain_pages(smp_processor_id());
1027 }
1028
1029 /*
1030  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1031  */
1032 void drain_all_pages(void)
1033 {
1034         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1035 }
1036
1037 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1038
1039 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1040 {
1041         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1042         unsigned long flags;
1043         int order, t;
1044         struct list_head *curr;
1045
1046         if (!zone->spanned_pages)
1047                 return;
1048
1049         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1050
1051         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1052         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1053                 if (pfn_valid(pfn)) {
1054                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1055
1056                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1057                                 swsusp_unset_page_free(page);
1058                 }
1059
1060         for_each_migratetype_order(order, t) {
1061                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1062                         unsigned long i;
1063
1064                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1065                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1066                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1067                 }
1068         }
1069         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1070 }
1071 #endif /* CONFIG_PM */
1072
1073 /*
1074  * Free a 0-order page
1075  */
1076 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1077 {
1078         struct zone *zone = page_zone(page);
1079         struct per_cpu_pages *pcp;
1080         unsigned long flags;
1081         int migratetype;
1082         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1083
1084         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1085
1086         if (PageAnon(page))
1087                 page->mapping = NULL;
1088         if (free_pages_check(page))
1089                 return;
1090
1091         if (!PageHighMem(page)) {
1092                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1093                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1094         }
1095         arch_free_page(page, 0);
1096         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1097
1098         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1099         set_page_private(page, migratetype);
1100         local_irq_save(flags);
1101         if (unlikely(wasMlocked))
1102                 free_page_mlock(page);
1103         __count_vm_event(PGFREE);
1104
1105         /*
1106          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1107          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1108          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1109          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1110          * excessively into the page allocator
1111          */
1112         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1113                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1114                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1115                         goto out;
1116                 }
1117                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1118         }
1119
1120         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1121         if (cold)
1122                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1123         else
1124                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1125         pcp->count++;
1126         if (pcp->count >= pcp->high) {
1127                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1128                 pcp->count -= pcp->batch;
1129         }
1130
1131 out:
1132         local_irq_restore(flags);
1133 }
1134
1135 void free_hot_page(struct page *page)
1136 {
1137         trace_mm_page_free_direct(page, 0);
1138         free_hot_cold_page(page, 0);
1139 }
1140         
1141 /*
1142  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1143  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1144  * Each sub-page must be freed individually.
1145  *
1146  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1147  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1148  */
1149 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1150 {
1151         int i;
1152
1153         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1154         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1155
1156 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1157         /*
1158          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1159          * otherwise free the whole shadow.
1160          */
1161         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1162                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1163 #endif
1164
1165         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1166                 set_page_refcounted(page + i);
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1171  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1172  * or two.
1173  */
1174 static inline
1175 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1176                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1177                         int migratetype)
1178 {
1179         unsigned long flags;
1180         struct page *page;
1181         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1182
1183 again:
1184         if (likely(order == 0)) {
1185                 struct per_cpu_pages *pcp;
1186                 struct list_head *list;
1187
1188                 local_irq_save(flags);
1189                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1190                 list = &pcp->lists[migratetype];
1191                 if (list_empty(list)) {
1192                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1193                                         pcp->batch, list,
1194                                         migratetype, cold);
1195                         if (unlikely(list_empty(list)))
1196                                 goto failed;
1197                 }
1198
1199                 if (cold)
1200                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1201                 else
1202                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1203
1204                 list_del(&page->lru);
1205                 pcp->count--;
1206         } else {
1207                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1208                         /*
1209                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1210                          *
1211                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1212                          * properly detect and handle allocation failures.
1213                          *
1214                          * We most definitely don't want callers attempting to
1215                          * allocate greater than order-1 page units with
1216                          * __GFP_NOFAIL.
1217                          */
1218                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1219                 }
1220                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1221                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1222                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1223                 spin_unlock(&zone->lock);
1224                 if (!page)
1225                         goto failed;
1226         }
1227
1228         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1229         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1230         local_irq_restore(flags);
1231
1232         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1233         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1234                 goto again;
1235         return page;
1236
1237 failed:
1238         local_irq_restore(flags);
1239         return NULL;
1240 }
1241
1242 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1243 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1244 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1245 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1246 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1247
1248 /* Mask to get the watermark bits */
1249 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1250
1251 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1252 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1253 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1254
1255 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1256
1257 static struct fail_page_alloc_attr {
1258         struct fault_attr attr;
1259
1260         u32 ignore_gfp_highmem;
1261         u32 ignore_gfp_wait;
1262         u32 min_order;
1263
1264 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1265
1266         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1267         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1268         struct dentry *min_order_file;
1269
1270 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1271
1272 } fail_page_alloc = {
1273         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1274         .ignore_gfp_wait = 1,
1275         .ignore_gfp_highmem = 1,
1276         .min_order = 1,
1277 };
1278
1279 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1280 {
1281         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1282 }
1283 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1284
1285 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1286 {
1287         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1288                 return 0;
1289         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1290                 return 0;
1291         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1292                 return 0;
1293         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1294                 return 0;
1295
1296         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1297 }
1298
1299 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1300
1301 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1302 {
1303         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1304         struct dentry *dir;
1305         int err;
1306
1307         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1308                                        "fail_page_alloc");
1309         if (err)
1310                 return err;
1311         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1312
1313         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1314                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1315                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1316
1317         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1318                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1319                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1320         fail_page_alloc.min_order_file =
1321                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1322                                    &fail_page_alloc.min_order);
1323
1324         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1325             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1326             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1327                 err = -ENOMEM;
1328                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1329                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1330                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1331                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1332         }
1333
1334         return err;
1335 }
1336
1337 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1338
1339 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1340
1341 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1342
1343 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1344 {
1345         return 0;
1346 }
1347
1348 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1349
1350 /*
1351  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1352  * of the allocation.
1353  */
1354 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1355                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1356 {
1357         /* free_pages my go negative - that's OK */
1358         long min = mark;
1359         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1360         int o;
1361
1362         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1363                 min -= min / 2;
1364         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1365                 min -= min / 4;
1366
1367         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1368                 return 0;
1369         for (o = 0; o < order; o++) {
1370                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1371                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1372
1373                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1374                 min >>= 1;
1375
1376                 if (free_pages <= min)
1377                         return 0;
1378         }
1379         return 1;
1380 }
1381
1382 #ifdef CONFIG_NUMA
1383 /*
1384  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1385  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1386  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1387  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1388  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1389  *
1390  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1391  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1392  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1393  *
1394  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1395  * nothing and returns NULL.
1396  *
1397  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1398  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1399  *
1400  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1401  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1402  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1403  * quickly as we can.
1404  */
1405 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1406 {
1407         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1408         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1409
1410         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1411         if (!zlc)
1412                 return NULL;
1413
1414         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1415                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1416                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1417         }
1418
1419         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1420                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1421                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1422         return allowednodes;
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1427  * if it is worth looking at further for free memory:
1428  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1429  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1430  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1431  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1432  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1433  * else return false (zero) if it is not.
1434  *
1435  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1436  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1437  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1438  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1439  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1440  * into the second scan of the zonelist.
1441  *
1442  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1443  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1444  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1445  * unturned looking for a free page.
1446  */
1447 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1448                                                 nodemask_t *allowednodes)
1449 {
1450         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1451         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1452         int n;                          /* node that zone *z is on */
1453
1454         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1455         if (!zlc)
1456                 return 1;
1457
1458         i = z - zonelist->_zonerefs;
1459         n = zlc->z_to_n[i];
1460
1461         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1462         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1463 }
1464
1465 /*
1466  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1467  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1468  * from that zone don't waste time re-examining it.
1469  */
1470 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1471 {
1472         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1473         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1474
1475         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1476         if (!zlc)
1477                 return;
1478
1479         i = z - zonelist->_zonerefs;
1480
1481         set_bit(i, zlc->fullzones);
1482 }
1483
1484 #else   /* CONFIG_NUMA */
1485
1486 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1487 {
1488         return NULL;
1489 }
1490
1491 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1492                                 nodemask_t *allowednodes)
1493 {
1494         return 1;
1495 }
1496
1497 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1498 {
1499 }
1500 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1501
1502 /*
1503  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1504  * a page.
1505  */
1506 static struct page *
1507 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1508                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1509                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1510 {
1511         struct zoneref *z;
1512         struct page *page = NULL;
1513         int classzone_idx;
1514         struct zone *zone;
1515         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1516         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1517         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1518
1519         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1520 zonelist_scan:
1521         /*
1522          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1523          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1524          */
1525         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1526                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1527                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1528                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1529                                 continue;
1530                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1531                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1532                                 goto try_next_zone;
1533
1534                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1535                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1536                         unsigned long mark;
1537                         int ret;
1538
1539                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1540                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1541                                     classzone_idx, alloc_flags))
1542                                 goto try_this_zone;
1543
1544                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1545                                 goto this_zone_full;
1546
1547                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1548                         switch (ret) {
1549                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1550                                 /* did not scan */
1551                                 goto try_next_zone;
1552                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1553                                 /* scanned but unreclaimable */
1554                                 goto this_zone_full;
1555                         default:
1556                                 /* did we reclaim enough */
1557                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1558                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1559                                         goto this_zone_full;
1560                         }
1561                 }
1562
1563 try_this_zone:
1564                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1565                                                 gfp_mask, migratetype);
1566                 if (page)
1567                         break;
1568 this_zone_full:
1569                 if (NUMA_BUILD)
1570                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1571 try_next_zone:
1572                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1573                         /*
1574                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1575                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1576                          */
1577                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1578                         zlc_active = 1;
1579                         did_zlc_setup = 1;
1580                 }
1581         }
1582
1583         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1584                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1585                 zlc_active = 0;
1586                 goto zonelist_scan;
1587         }
1588         return page;
1589 }
1590
1591 static inline int
1592 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1593                                 unsigned long pages_reclaimed)
1594 {
1595         /* Do not loop if specifically requested */
1596         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1597                 return 0;
1598
1599         /*
1600          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1601          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1602          * implementations.
1603          */
1604         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1605                 return 1;
1606
1607         /*
1608          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1609          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1610          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1611          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1612          * allocation still fails, we stop retrying.
1613          */
1614         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1615                 return 1;
1616
1617         /*
1618          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1619          * explicitly requests that.
1620          */
1621         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1622                 return 1;
1623
1624         return 0;
1625 }
1626
1627 static inline struct page *
1628 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1629         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1630         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1631         int migratetype)
1632 {
1633         struct page *page;
1634
1635         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1636         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1637                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1638                 return NULL;
1639         }
1640
1641         /*
1642          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1643          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1644          * we're still under heavy pressure.
1645          */
1646         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1647                 order, zonelist, high_zoneidx,
1648                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1649                 preferred_zone, migratetype);
1650         if (page)
1651                 goto out;
1652
1653         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1654                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1655                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1656                         goto out;
1657                 /*
1658                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1659                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1660                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1661                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1662                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1663                  */
1664                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1665                         goto out;
1666         }
1667         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1668         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1669
1670 out:
1671         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1672         return page;
1673 }
1674
1675 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1676 static inline struct page *
1677 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1678         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1679         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1680         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1681 {
1682         struct page *page = NULL;
1683         struct reclaim_state reclaim_state;
1684         struct task_struct *p = current;
1685
1686         cond_resched();
1687
1688         /* We now go into synchronous reclaim */
1689         cpuset_memory_pressure_bump();
1690         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1691         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1692         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1693         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1694
1695         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1696
1697         p->reclaim_state = NULL;
1698         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1699         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1700
1701         cond_resched();
1702
1703         if (order != 0)
1704                 drain_all_pages();
1705
1706         if (likely(*did_some_progress))
1707                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1708                                         zonelist, high_zoneidx,
1709                                         alloc_flags, preferred_zone,
1710                                         migratetype);
1711         return page;
1712 }
1713
1714 /*
1715  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1716  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1717  */
1718 static inline struct page *
1719 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1720         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1721         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1722         int migratetype)
1723 {
1724         struct page *page;
1725
1726         do {
1727                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1728                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1729                         preferred_zone, migratetype);
1730
1731                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1732                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1733         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1734
1735         return page;
1736 }
1737
1738 static inline
1739 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1740                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1741 {
1742         struct zoneref *z;
1743         struct zone *zone;
1744
1745         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1746                 wakeup_kswapd(zone, order);
1747 }
1748
1749 static inline int
1750 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1751 {
1752         struct task_struct *p = current;
1753         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1754         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1755
1756         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1757         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1758
1759         /*
1760          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1761          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1762          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1763          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1764          */
1765         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1766
1767         if (!wait) {
1768                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1769                 /*
1770                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1771                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1772                  */
1773                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1774         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1775                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1776
1777         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1778                 if (!in_interrupt() &&
1779                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1780                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1781                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1782         }
1783
1784         return alloc_flags;
1785 }
1786
1787 static inline struct page *
1788 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1789         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1790         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1791         int migratetype)
1792 {
1793         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1794         struct page *page = NULL;
1795         int alloc_flags;
1796         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1797         unsigned long did_some_progress;
1798         struct task_struct *p = current;
1799
1800         /*
1801          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1802          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1803          * be using allocators in order of preference for an area that is
1804          * too large.
1805          */
1806         if (order >= MAX_ORDER) {
1807                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1808                 return NULL;
1809         }
1810
1811         /*
1812          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1813          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1814          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1815          * using a larger set of nodes after it has established that the
1816          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1817          * over allocated.
1818          */
1819         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1820                 goto nopage;
1821
1822 restart:
1823         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1824
1825         /*
1826          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1827          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1828          * to how we want to proceed.
1829          */
1830         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1831
1832         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1833         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1834                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1835                         preferred_zone, migratetype);
1836         if (page)
1837                 goto got_pg;
1838
1839 rebalance:
1840         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1841         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1842                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1843                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1844                                 preferred_zone, migratetype);
1845                 if (page)
1846                         goto got_pg;
1847         }
1848
1849         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1850         if (!wait)
1851                 goto nopage;
1852
1853         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1854         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1855                 goto nopage;
1856
1857         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1858         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1859                 goto nopage;
1860
1861         /* Try direct reclaim and then allocating */
1862         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1863                                         zonelist, high_zoneidx,
1864                                         nodemask,
1865                                         alloc_flags, preferred_zone,
1866                                         migratetype, &did_some_progress);
1867         if (page)
1868                 goto got_pg;
1869
1870         /*
1871          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1872          * running out of options and have to consider going OOM
1873          */
1874         if (!did_some_progress) {
1875                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1876                         if (oom_killer_disabled)
1877                                 goto nopage;
1878                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1879                                         zonelist, high_zoneidx,
1880                                         nodemask, preferred_zone,
1881                                         migratetype);
1882                         if (page)
1883                                 goto got_pg;
1884
1885                         /*
1886                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1887                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1888                          * made, there are no other options and retrying is
1889                          * unlikely to help.
1890                          */
1891                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1892                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1893                                 goto nopage;
1894
1895                         goto restart;
1896                 }
1897         }
1898
1899         /* Check if we should retry the allocation */
1900         pages_reclaimed += did_some_progress;
1901         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1902                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1903                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1904                 goto rebalance;
1905         }
1906
1907 nopage:
1908         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1909                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1910                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1911                         p->comm, order, gfp_mask);
1912                 dump_stack();
1913                 show_mem();
1914         }
1915         return page;
1916 got_pg:
1917         if (kmemcheck_enabled)
1918                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1919         return page;
1920
1921 }
1922
1923 /*
1924  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1925  */
1926 struct page *
1927 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1928                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1929 {
1930         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1931         struct zone *preferred_zone;
1932         struct page *page;
1933         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1934
1935         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1936
1937         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1938
1939         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1940
1941         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1942                 return NULL;
1943
1944         /*
1945          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1946          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1947          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1948          */
1949         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1950                 return NULL;
1951
1952         /* The preferred zone is used for statistics later */
1953         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1954         if (!preferred_zone)
1955                 return NULL;
1956
1957         /* First allocation attempt */
1958         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1959                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1960                         preferred_zone, migratetype);
1961         if (unlikely(!page))
1962                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1963                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1964                                 preferred_zone, migratetype);
1965
1966         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
1967         return page;
1968 }
1969 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1970
1971 /*
1972  * Common helper functions.
1973  */
1974 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1975 {
1976         struct page *page;
1977
1978         /*
1979          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
1980          * a highmem page
1981          */
1982         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1983
1984         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1985         if (!page)
1986                 return 0;
1987         return (unsigned long) page_address(page);
1988 }
1989 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1990
1991 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1992 {
1993         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1994 }
1995 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1996
1997 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1998 {
1999         int i = pagevec_count(pvec);
2000
2001         while (--i >= 0) {
2002                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2003                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2004         }
2005 }
2006
2007 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2008 {
2009         if (put_page_testzero(page)) {
2010                 trace_mm_page_free_direct(page, order);
2011                 if (order == 0)
2012                         free_hot_page(page);
2013                 else
2014                         __free_pages_ok(page, order);
2015         }
2016 }
2017
2018 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2019
2020 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2021 {
2022         if (addr != 0) {
2023                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2024                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2025         }
2026 }
2027
2028 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2029
2030 /**
2031  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2032  * @size: the number of bytes to allocate
2033  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2034  *
2035  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2036  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2037  * allocate memory in power-of-two pages.
2038  *
2039  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2040  *
2041  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2042  */
2043 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2044 {
2045         unsigned int order = get_order(size);
2046         unsigned long addr;
2047
2048         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2049         if (addr) {
2050                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2051                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2052
2053                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2054                 while (used < alloc_end) {
2055                         free_page(used);
2056                         used += PAGE_SIZE;
2057                 }
2058         }
2059
2060         return (void *)addr;
2061 }
2062 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2063
2064 /**
2065  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2066  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2067  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2068  *
2069  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2070  */
2071 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2072 {
2073         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2074         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2075
2076         while (addr < end) {
2077                 free_page(addr);
2078                 addr += PAGE_SIZE;
2079         }
2080 }
2081 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2082
2083 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2084 {
2085         struct zoneref *z;
2086         struct zone *zone;
2087
2088         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2089         unsigned int sum = 0;
2090
2091         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2092
2093         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2094                 unsigned long size = zone->present_pages;
2095                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2096                 if (size > high)
2097                         sum += size - high;
2098         }
2099
2100         return sum;
2101 }
2102
2103 /*
2104  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2105  */
2106 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2107 {
2108         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2109 }
2110 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2111
2112 /*
2113  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2114  */
2115 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2116 {
2117         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2118 }
2119
2120 static inline void show_node(struct zone *zone)
2121 {
2122         if (NUMA_BUILD)
2123                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2124 }
2125
2126 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2127 {
2128         val->totalram = totalram_pages;
2129         val->sharedram = 0;
2130         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2131         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2132         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2133         val->freehigh = nr_free_highpages();
2134         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2135 }
2136
2137 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2138
2139 #ifdef CONFIG_NUMA
2140 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2141 {
2142         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2143
2144         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2145         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2146 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2147         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2148         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2149                         NR_FREE_PAGES);
2150 #else
2151         val->totalhigh = 0;
2152         val->freehigh = 0;
2153 #endif
2154         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2155 }
2156 #endif
2157
2158 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2159
2160 /*
2161  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2162  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2163  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2164  */
2165 void show_free_areas(void)
2166 {
2167         int cpu;
2168         struct zone *zone;
2169
2170         for_each_populated_zone(zone) {
2171                 show_node(zone);
2172                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2173
2174                 for_each_online_cpu(cpu) {
2175                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2176
2177                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2178
2179                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2180                                cpu, pageset->pcp.high,
2181                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2182                 }
2183         }
2184
2185         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2186                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2187                 " unevictable:%lu"
2188                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2189                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2190                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2191                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2192                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2193                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2194                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2195                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2196                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2197                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2198                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2199                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2200                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2201                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2202                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2203                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2204                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2205                 global_page_state(NR_SHMEM),
2206                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2207                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2208
2209         for_each_populated_zone(zone) {
2210                 int i;
2211
2212                 show_node(zone);
2213                 printk("%s"
2214                         " free:%lukB"
2215                         " min:%lukB"
2216                         " low:%lukB"
2217                         " high:%lukB"
2218                         " active_anon:%lukB"
2219                         " inactive_anon:%lukB"
2220                         " active_file:%lukB"
2221                         " inactive_file:%lukB"
2222                         " unevictable:%lukB"
2223                         " isolated(anon):%lukB"
2224                         " isolated(file):%lukB"
2225                         " present:%lukB"
2226                         " mlocked:%lukB"
2227                         " dirty:%lukB"
2228                         " writeback:%lukB"
2229                         " mapped:%lukB"
2230                         " shmem:%lukB"
2231                         " slab_reclaimable:%lukB"
2232                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2233                         " kernel_stack:%lukB"
2234                         " pagetables:%lukB"
2235                         " unstable:%lukB"
2236                         " bounce:%lukB"
2237                         " writeback_tmp:%lukB"
2238                         " pages_scanned:%lu"
2239                         " all_unreclaimable? %s"
2240                         "\n",
2241                         zone->name,
2242                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2243                         K(min_wmark_pages(zone)),
2244                         K(low_wmark_pages(zone)),
2245                         K(high_wmark_pages(zone)),
2246                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2247                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2248                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2249                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2250                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2251                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2252                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2253                         K(zone->present_pages),
2254                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2255                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2256                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2257                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2258                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2259                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2260                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2261                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2262                                 THREAD_SIZE / 1024,
2263                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2264                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2265                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2266                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2267                         zone->pages_scanned,
2268                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2269                         );
2270                 printk("lowmem_reserve[]:");
2271                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2272                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2273                 printk("\n");
2274         }
2275
2276         for_each_populated_zone(zone) {
2277                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2278
2279                 show_node(zone);
2280                 printk("%s: ", zone->name);
2281
2282                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2283                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2284                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2285                         total += nr[order] << order;
2286                 }
2287                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2288                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2289                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2290                 printk("= %lukB\n", K(total));
2291         }
2292
2293         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2294
2295         show_swap_cache_info();
2296 }
2297
2298 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2299 {
2300         zoneref->zone = zone;
2301         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * Builds allocation fallback zone lists.
2306  *
2307  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2308  */
2309 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2310                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2311 {
2312         struct zone *zone;
2313
2314         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2315         zone_type++;
2316
2317         do {
2318                 zone_type--;
2319                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2320                 if (populated_zone(zone)) {
2321                         zoneref_set_zone(zone,
2322                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2323                         check_highest_zone(zone_type);
2324                 }
2325
2326         } while (zone_type);
2327         return nr_zones;
2328 }
2329
2330
2331 /*
2332  *  zonelist_order:
2333  *  0 = automatic detection of better ordering.
2334  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2335  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2336  *
2337  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2338  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2339  */
2340 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2341 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2342 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2343
2344 /* zonelist order in the kernel.
2345  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2346  */
2347 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2348 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2349
2350
2351 #ifdef CONFIG_NUMA
2352 /* The value user specified ....changed by config */
2353 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2354 /* string for sysctl */
2355 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2356 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2357
2358 /*
2359  * interface for configure zonelist ordering.
2360  * command line option "numa_zonelist_order"
2361  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2362  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2363  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2364  */
2365
2366 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2367 {
2368         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2369                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2370         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2371                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2372         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2373                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2374         } else {
2375                 printk(KERN_WARNING
2376                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2377                         "%s\n", s);
2378                 return -EINVAL;
2379         }
2380         return 0;
2381 }
2382
2383 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2384 {
2385         if (s)
2386                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2387         return 0;
2388 }
2389 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2390
2391 /*
2392  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2393  */
2394 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2395                 void __user *buffer, size_t *length,
2396                 loff_t *ppos)
2397 {
2398         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2399         int ret;
2400         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2401
2402         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2403         if (write)
2404                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2405         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2406         if (ret)
2407                 goto out;
2408         if (write) {
2409                 int oldval = user_zonelist_order;
2410                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2411                         /*
2412                          * bogus value.  restore saved string
2413                          */
2414                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2415                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2416                         user_zonelist_order = oldval;
2417                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2418                         build_all_zonelists();
2419         }
2420 out:
2421         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2422         return ret;
2423 }
2424
2425
2426 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2427 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2428
2429 /**
2430  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2431  * @node: node whose fallback list we're appending
2432  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2433  *
2434  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2435  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2436  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2437  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2438  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2439  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2440  * on them otherwise.
2441  * It returns -1 if no node is found.
2442  */
2443 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2444 {
2445         int n, val;
2446         int min_val = INT_MAX;
2447         int best_node = -1;
2448         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2449
2450         /* Use the local node if we haven't already */
2451         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2452                 node_set(node, *used_node_mask);
2453                 return node;
2454         }
2455
2456         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2457
2458                 /* Don't want a node to appear more than once */
2459                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2460                         continue;
2461
2462                 /* Use the distance array to find the distance */
2463                 val = node_distance(node, n);
2464
2465                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2466                 val += (n < node);
2467
2468                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2469                 tmp = cpumask_of_node(n);
2470                 if (!cpumask_empty(tmp))
2471                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2472
2473                 /* Slight preference for less loaded node */
2474                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2475                 val += node_load[n];
2476
2477                 if (val < min_val) {
2478                         min_val = val;
2479                         best_node = n;
2480                 }
2481         }
2482
2483         if (best_node >= 0)
2484                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2485
2486         return best_node;
2487 }
2488
2489
2490 /*
2491  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2492  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2493  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2494  */
2495 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2496 {
2497         int j;
2498         struct zonelist *zonelist;
2499
2500         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2501         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2502                 ;
2503         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2504                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2505         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2506         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2507 }
2508
2509 /*
2510  * Build gfp_thisnode zonelists
2511  */
2512 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2513 {
2514         int j;
2515         struct zonelist *zonelist;
2516
2517         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2518         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2519         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2520         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2521 }
2522
2523 /*
2524  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2525  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2526  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2527  * may still exist in local DMA zone.
2528  */
2529 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2530
2531 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2532 {
2533         int pos, j, node;
2534         int zone_type;          /* needs to be signed */
2535         struct zone *z;
2536         struct zonelist *zonelist;
2537
2538         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2539         pos = 0;
2540         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2541                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2542                         node = node_order[j];
2543                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2544                         if (populated_zone(z)) {
2545                                 zoneref_set_zone(z,
2546                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2547                                 check_highest_zone(zone_type);
2548                         }
2549                 }
2550         }
2551         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2552         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2553 }
2554
2555 static int default_zonelist_order(void)
2556 {
2557         int nid, zone_type;
2558         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2559         struct zone *z;
2560         int average_size;
2561         /*
2562          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2563          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2564          * into OOM very easily.
2565          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2566          */
2567         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2568         low_kmem_size = 0;
2569         total_size = 0;
2570         for_each_online_node(nid) {
2571                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2572                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2573                         if (populated_zone(z)) {
2574                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2575                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2576                                 total_size += z->present_pages;
2577                         }
2578                 }
2579         }
2580         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2581             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2582                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2583         /*
2584          * look into each node's config.
2585          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2586          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2587          */
2588         average_size = total_size /
2589                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2590         for_each_online_node(nid) {
2591                 low_kmem_size = 0;
2592                 total_size = 0;
2593                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2594                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2595                         if (populated_zone(z)) {
2596                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2597                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2598                                 total_size += z->present_pages;
2599                         }
2600                 }
2601                 if (low_kmem_size &&
2602                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2603                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2604                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2605         }
2606         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2607 }
2608
2609 static void set_zonelist_order(void)
2610 {
2611         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2612                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2613         else
2614                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2615 }
2616
2617 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2618 {
2619         int j, node, load;
2620         enum zone_type i;
2621         nodemask_t used_mask;
2622         int local_node, prev_node;
2623         struct zonelist *zonelist;
2624         int order = current_zonelist_order;
2625
2626         /* initialize zonelists */
2627         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2628                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2629                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2630                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2631         }
2632
2633         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2634         local_node = pgdat->node_id;
2635         load = nr_online_nodes;
2636         prev_node = local_node;
2637         nodes_clear(used_mask);
2638
2639         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2640         j = 0;
2641
2642         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2643                 int distance = node_distance(local_node, node);
2644
2645                 /*
2646                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2647                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2648                  */
2649                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2650                         zone_reclaim_mode = 1;
2651
2652                 /*
2653                  * We don't want to pressure a particular node.
2654                  * So adding penalty to the first node in same
2655                  * distance group to make it round-robin.
2656                  */
2657                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2658                         node_load[node] = load;
2659
2660                 prev_node = node;
2661                 load--;
2662                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2663                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2664                 else
2665                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2666         }
2667
2668         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2669                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2670                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2671         }
2672
2673         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2674 }
2675
2676 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2677 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2678 {
2679         struct zonelist *zonelist;
2680         struct zonelist_cache *zlc;
2681         struct zoneref *z;
2682
2683         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2684         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2685         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2686         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2687                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2688 }
2689
2690
2691 #else   /* CONFIG_NUMA */
2692
2693 static void set_zonelist_order(void)
2694 {
2695         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2696 }
2697
2698 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2699 {
2700         int node, local_node;
2701         enum zone_type j;
2702         struct zonelist *zonelist;
2703
2704         local_node = pgdat->node_id;
2705
2706         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2707         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2708
2709         /*
2710          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2711          * of all the other nodes.
2712          * We don't want to pressure a particular node, so when
2713          * building the zones for node N, we make sure that the
2714          * zones coming right after the local ones are those from
2715          * node N+1 (modulo N)
2716          */
2717         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2718                 if (!node_online(node))
2719                         continue;
2720                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2721                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2722         }
2723         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2724                 if (!node_online(node))
2725                         continue;
2726                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2727                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2728         }
2729
2730         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2731         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2732 }
2733
2734 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2735 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2736 {
2737         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2738 }
2739
2740 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2741
2742 /*
2743  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2744  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2745  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2746  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2747  * with interrupts disabled.
2748  *
2749  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2750  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2751  * hotplugged processors.
2752  *
2753  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2754  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2755  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2756  */
2757 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
2758 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
2759
2760 /* return values int ....just for stop_machine() */
2761 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2762 {
2763         int nid;
2764         int cpu;
2765
2766 #ifdef CONFIG_NUMA
2767         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2768 #endif
2769         for_each_online_node(nid) {
2770                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2771
2772                 build_zonelists(pgdat);
2773                 build_zonelist_cache(pgdat);
2774         }
2775
2776         /*
2777          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
2778          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
2779          * each zone will be allocated later when the per cpu
2780          * allocator is available.
2781          *
2782          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
2783          * cpus if the system is already booted because the pagesets
2784          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
2785          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
2786          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
2787          * (a chicken-egg dilemma).
2788          */
2789         for_each_possible_cpu(cpu)
2790                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
2791
2792         return 0;
2793 }
2794
2795 void build_all_zonelists(void)
2796 {
2797         set_zonelist_order();
2798
2799         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2800                 __build_all_zonelists(NULL);
2801                 mminit_verify_zonelist();
2802                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2803         } else {
2804                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2805                    of zonelist */
2806                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2807                 /* cpuset refresh routine should be here */
2808         }
2809         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2810         /*
2811          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2812          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2813          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2814          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2815          * disabled and enable it later
2816          */
2817         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2818                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2819         else
2820                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2821
2822         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2823                 "Total pages: %ld\n",
2824                         nr_online_nodes,
2825                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2826                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2827                         vm_total_pages);
2828 #ifdef CONFIG_NUMA
2829         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2830 #endif
2831 }
2832
2833 /*
2834  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2835  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2836  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2837  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2838  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2839  * conservative, even though it seems large.
2840  *
2841  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2842  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2843  */
2844 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2845
2846 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2847 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2848 {
2849         unsigned long size = 1;
2850
2851         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2852
2853         while (size < pages)
2854                 size <<= 1;
2855
2856         /*
2857          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2858          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2859          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2860          */
2861         size = min(size, 4096UL);
2862
2863         return max(size, 4UL);
2864 }
2865 #else
2866 /*
2867  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2868  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2869  *
2870  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2871  *
2872  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2873  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2874  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2875  *
2876  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2877  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2878  *
2879  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2880  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2881  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2882  */
2883 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2884 {
2885         return 4096UL;
2886 }
2887 #endif
2888
2889 /*
2890  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2891  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2892  * hash function before the remainder is taken.
2893  */
2894 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2895 {
2896         return ffz(~size);
2897 }
2898
2899 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2900
2901 /*
2902  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2903  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2904  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2905  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2906  * blocks as reclaim kicks in
2907  */
2908 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2909 {
2910         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2911         struct page *page;
2912         unsigned long block_migratetype;
2913         int reserve;
2914
2915         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2916         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2917         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2918         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2919                                                         pageblock_order;
2920
2921         /*
2922          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
2923          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
2924          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
2925          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
2926          * future allocation of hugepages at runtime.
2927          */
2928         reserve = min(2, reserve);
2929
2930         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2931                 if (!pfn_valid(pfn))
2932                         continue;
2933                 page = pfn_to_page(pfn);
2934
2935                 /* Watch out for overlapping nodes */
2936                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2937                         continue;
2938
2939                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2940                 if (PageReserved(page))
2941                         continue;
2942
2943                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2944
2945                 /* If this block is reserved, account for it */
2946                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2947                         reserve--;
2948                         continue;
2949                 }
2950
2951                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2952                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2953                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2954                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2955                         reserve--;
2956                         continue;
2957                 }
2958
2959                 /*
2960                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2961                  * take it back
2962                  */
2963                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2964                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2965                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2966                 }
2967         }
2968 }
2969
2970 /*
2971  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2972  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2973  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2974  */
2975 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2976                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2977 {
2978         struct page *page;
2979         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2980         unsigned long pfn;
2981         struct zone *z;
2982
2983         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2984                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2985
2986         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2987         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2988                 /*
2989                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2990                  * handed to this function.  They do not
2991                  * exist on hotplugged memory.
2992                  */
2993                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2994                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2995                                 continue;
2996                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2997                                 continue;
2998                 }
2999                 page = pfn_to_page(pfn);
3000                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3001                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3002                 init_page_count(page);
3003                 reset_page_mapcount(page);
3004                 SetPageReserved(page);
3005                 /*
3006                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3007                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3008                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3009                  * the address space during boot when many long-lived
3010                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3011                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3012                  * setup_zone_migrate_reserve()
3013                  *
3014                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3015                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3016                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3017                  * pfn out of zone.
3018                  */
3019                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3020                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3021                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3022                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3023
3024                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3025 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3026                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3027                 if (!is_highmem_idx(zone))
3028                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3029 #endif
3030         }
3031 }
3032
3033 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3034 {
3035         int order, t;
3036         for_each_migratetype_order(order, t) {
3037                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3038                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3039         }
3040 }
3041
3042 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3043 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3044         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3045 #endif
3046
3047 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3048 {
3049 #ifdef CONFIG_MMU
3050         int batch;
3051
3052         /*
3053          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3054          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3055          *
3056          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3057          */
3058         batch = zone->present_pages / 1024;
3059         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3060                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3061         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3062         if (batch < 1)
3063                 batch = 1;
3064
3065         /*
3066          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3067          * of 2 value was found to be more likely to have
3068          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3069          *
3070          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3071          * batches of pages, one task can end up with a lot
3072          * of pages of one half of the possible page colors
3073          * and the other with pages of the other colors.
3074          */
3075         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3076
3077         return batch;
3078
3079 #else
3080         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3081          * conditions.
3082          *
3083          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3084          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3085          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3086          *
3087          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3088          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3089          * can be a significant delay between the individual batches being
3090          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3091          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3092          */
3093         return 0;
3094 #endif
3095 }
3096
3097 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3098 {
3099         struct per_cpu_pages *pcp;
3100         int migratetype;
3101
3102         memset(p, 0, sizeof(*p));
3103
3104         pcp = &p->pcp;
3105         pcp->count = 0;
3106         pcp->high = 6 * batch;
3107         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3108         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3109                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3110 }
3111
3112 /*
3113  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3114  * to the value high for the pageset p.
3115  */
3116
3117 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3118                                 unsigned long high)
3119 {
3120         struct per_cpu_pages *pcp;
3121
3122         pcp = &p->pcp;
3123         pcp->high = high;
3124         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3125         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3126                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3127 }
3128
3129 /*
3130  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3131  * Before this call only boot pagesets were available.
3132  * Boot pagesets will no longer be used by this processorr
3133  * after setup_per_cpu_pageset().
3134  */
3135 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3136 {
3137         struct zone *zone;
3138         int cpu;
3139
3140         for_each_populated_zone(zone) {
3141                 zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3142
3143                 for_each_possible_cpu(cpu) {
3144                         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3145
3146                         setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3147
3148                         if (percpu_pagelist_fraction)
3149                                 setup_pagelist_highmark(pcp,
3150                                         (zone->present_pages /
3151                                                 percpu_pagelist_fraction));
3152                 }
3153         }
3154 }
3155
3156 static noinline __init_refok
3157 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3158 {
3159         int i;
3160         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3161         size_t alloc_size;
3162
3163         /*
3164          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3165          * per zone.
3166          */
3167         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3168                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3169         zone->wait_table_bits =
3170                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3171         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3172                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3173
3174         if (!slab_is_available()) {
3175                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3176                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3177         } else {
3178                 /*
3179                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3180                  * via memory hot-add.
3181                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3182                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3183                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3184                  * node itself as well.
3185                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3186                  * necessary.
3187                  */
3188                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3189         }
3190         if (!zone->wait_table)
3191                 return -ENOMEM;
3192
3193         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3194                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3195
3196         return 0;
3197 }
3198
3199 static int __zone_pcp_update(void *data)
3200 {
3201         struct zone *zone = data;
3202         int cpu;
3203         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3204
3205         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3206                 struct per_cpu_pageset *pset;
3207                 struct per_cpu_pages *pcp;
3208
3209                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3210                 pcp = &pset->pcp;
3211
3212                 local_irq_save(flags);
3213                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3214                 setup_pageset(pset, batch);
3215                 local_irq_restore(flags);
3216         }
3217         return 0;
3218 }
3219
3220 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3221 {
3222         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3223 }
3224
3225 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3226 {
3227         /*
3228          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3229          * relies on the ability of the linker to provide the
3230          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3231          */
3232         zone->pageset = &boot_pageset;
3233
3234         if (zone->present_pages)
3235                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3236                         zone->name, zone->present_pages,
3237                                          zone_batchsize(zone));
3238 }
3239
3240 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3241                                         unsigned long zone_start_pfn,
3242                                         unsigned long size,
3243                                         enum memmap_context context)
3244 {
3245         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3246         int ret;
3247         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3248         if (ret)
3249                 return ret;
3250         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3251
3252         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3253
3254         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3255                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3256                         pgdat->node_id,
3257                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3258                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3259
3260         zone_init_free_lists(zone);
3261
3262         return 0;
3263 }
3264
3265 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3266 /*
3267  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3268  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3269  */
3270 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3271 {
3272         int i;
3273
3274         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3275                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3276                         return i;
3277
3278         return -1;
3279 }
3280
3281 /*
3282  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3283  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3284  */
3285 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3286 {
3287         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3288                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3289                         return index;
3290
3291         return -1;
3292 }
3293
3294 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3295 /*
3296  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3297  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3298  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3299  * alternative
3300  */
3301 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3302 {
3303         int i;
3304
3305         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3306                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3307                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3308
3309                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3310                         return early_node_map[i].nid;
3311         }
3312         /* This is a memory hole */
3313         return -1;
3314 }
3315 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3316
3317 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3318 {
3319         int nid;
3320
3321         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3322         if (nid >= 0)
3323                 return nid;
3324         /* just returns 0 */
3325         return 0;
3326 }
3327
3328 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3329 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3330 {
3331         int nid;
3332
3333         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3334         if (nid >= 0 && nid != node)
3335                 return false;
3336         return true;
3337 }
3338 #endif
3339
3340 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3341 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3342         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3343                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3344
3345 /**
3346  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3347  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3348  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3349  *
3350  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3351  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3352  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3353  */
3354 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3355                                                 unsigned long max_low_pfn)
3356 {
3357         int i;
3358
3359         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3360                 unsigned long size_pages = 0;
3361                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3362
3363                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3364                         continue;
3365
3366                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3367                         end_pfn = max_low_pfn;
3368
3369                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3370                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3371                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3372                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3373         }
3374 }
3375
3376 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3377 {
3378         int i;
3379         int ret;
3380
3381         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3382                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3383                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3384                 if (ret)
3385                         break;
3386         }
3387 }
3388 /**
3389  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3390  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3391  *
3392  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3393  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3394  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3395  */
3396 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3397 {
3398         int i;
3399
3400         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3401                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3402                                 early_node_map[i].start_pfn,
3403                                 early_node_map[i].end_pfn);
3404 }
3405
3406 /**
3407  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3408  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3409  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3410  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3411  *
3412  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3413  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3414  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3415  * PFNs will be 0.
3416  */
3417 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3418                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3419 {
3420         int i;
3421         *start_pfn = -1UL;
3422         *end_pfn = 0;
3423
3424         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3425                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3426                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3427         }
3428
3429         if (*start_pfn == -1UL)
3430                 *start_pfn = 0;
3431 }
3432
3433 /*
3434  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3435  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3436  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3437  */
3438 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3439 {
3440         int zone_index;
3441         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3442                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3443                         continue;
3444
3445                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3446                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3447                         break;
3448         }
3449
3450         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3451         movable_zone = zone_index;
3452 }
3453
3454 /*
3455  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3456  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3457  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3458  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3459  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3460  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3461  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3462  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3463  */
3464 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3465                                         unsigned long zone_type,
3466                                         unsigned long node_start_pfn,
3467                                         unsigned long node_end_pfn,
3468                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3469                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3470 {
3471         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3472         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3473                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3474                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3475                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3476                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3477                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3478
3479                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3480                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3481                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3482                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3483
3484                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3485                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3486                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3487         }
3488 }
3489
3490 /*
3491  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3492  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3493  */
3494 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3495                                         unsigned long zone_type,
3496                                         unsigned long *ignored)
3497 {
3498         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3499         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3500
3501         /* Get the start and end of the node and zone */
3502         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3503         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3504         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3505         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3506                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3507                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3508
3509         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3510         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3511                 return 0;
3512
3513         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3514         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3515         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3516
3517         /* Return the spanned pages */
3518         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3519 }
3520
3521 /*
3522  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3523  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3524  */
3525 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3526                                 unsigned long range_start_pfn,
3527                                 unsigned long range_end_pfn)
3528 {
3529         int i = 0;
3530         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3531         unsigned long start_pfn;
3532
3533         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3534         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3535         if (i == -1)
3536                 return 0;
3537
3538         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3539
3540         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3541         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3542                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3543
3544         /* Find all holes for the zone within the node */
3545         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3546
3547                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3548                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3549                         break;
3550
3551                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3552                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3553                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3554
3555                 /* Update the hole size cound and move on */
3556                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3557                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3558                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3559                 }
3560                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3561         }
3562
3563         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3564         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3565                 hole_pages += range_end_pfn -
3566                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3567
3568         return hole_pages;
3569 }
3570
3571 /**
3572  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3573  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3574  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3575  *
3576  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3577  */
3578 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3579                                                         unsigned long end_pfn)
3580 {
3581         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3582 }
3583
3584 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3585 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3586                                         unsigned long zone_type,
3587                                         unsigned long *ignored)
3588 {
3589         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3590         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3591
3592         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3593         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3594                                                         node_start_pfn);
3595         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3596                                                         node_end_pfn);
3597
3598         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3599                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3600                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3601         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3602 }
3603
3604 #else
3605 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3606                                         unsigned long zone_type,
3607                                         unsigned long *zones_size)
3608 {
3609         return zones_size[zone_type];
3610 }
3611
3612 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3613                                                 unsigned long zone_type,
3614                                                 unsigned long *zholes_size)
3615 {
3616         if (!zholes_size)
3617                 return 0;
3618
3619         return zholes_size[zone_type];
3620 }
3621
3622 #endif
3623
3624 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3625                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3626 {
3627         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3628         enum zone_type i;
3629
3630         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3631                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3632                                                                 zones_size);
3633         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3634
3635         realtotalpages = totalpages;
3636         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3637                 realtotalpages -=
3638                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3639                                                                 zholes_size);
3640         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3641         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3642                                                         realtotalpages);
3643 }
3644
3645 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3646 /*
3647  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3648  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3649  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3650  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3651  * bytes.
3652  */
3653 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3654 {
3655         unsigned long usemapsize;
3656
3657         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3658         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3659         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3660         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3661
3662         return usemapsize / 8;
3663 }
3664
3665 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3666                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3667 {
3668         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3669         zone->pageblock_flags = NULL;
3670         if (usemapsize)
3671                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3672 }
3673 #else
3674 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3675                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3676 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3677
3678 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3679
3680 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3681 static inline int pageblock_default_order(void)
3682 {
3683         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3684                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3685
3686         return MAX_ORDER-1;
3687 }
3688
3689 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3690 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3691 {
3692         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3693         if (pageblock_order)
3694                 return;
3695
3696         /*
3697          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3698          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3699          */
3700         pageblock_order = order;
3701 }
3702 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3703
3704 /*
3705  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3706  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3707  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3708  * pageblock_order based on the kernel config
3709  */
3710 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3711 {
3712         return MAX_ORDER-1;
3713 }
3714 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3715
3716 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3717
3718 /*
3719  * Set up the zone data structures:
3720  *   - mark all pages reserved
3721  *   - mark all memory queues empty
3722  *   - clear the memory bitmaps
3723  */
3724 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3725                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3726 {
3727         enum zone_type j;
3728         int nid = pgdat->node_id;
3729         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3730         int ret;
3731
3732         pgdat_resize_init(pgdat);
3733         pgdat->nr_zones = 0;
3734         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3735         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3736         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3737         
3738         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3739                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3740                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3741                 enum lru_list l;
3742
3743                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3744                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3745                                                                 zholes_size);
3746
3747                 /*
3748                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3749                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3750                  * and per-cpu initialisations
3751                  */
3752                 memmap_pages =
3753                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3754                 if (realsize >= memmap_pages) {
3755                         realsize -= memmap_pages;
3756                         if (memmap_pages)
3757                                 printk(KERN_DEBUG
3758                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3759                                        zone_names[j], memmap_pages);
3760                 } else
3761                         printk(KERN_WARNING
3762                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3763                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3764
3765                 /* Account for reserved pages */
3766                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3767                         realsize -= dma_reserve;
3768                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3769                                         zone_names[0], dma_reserve);
3770                 }
3771
3772                 if (!is_highmem_idx(j))
3773                         nr_kernel_pages += realsize;
3774                 nr_all_pages += realsize;
3775
3776                 zone->spanned_pages = size;
3777                 zone->present_pages = realsize;
3778 #ifdef CONFIG_NUMA
3779                 zone->node = nid;
3780                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3781                                                 / 100;
3782                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3783 #endif
3784                 zone->name = zone_names[j];
3785                 spin_lock_init(&zone->lock);
3786                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3787                 zone_seqlock_init(zone);
3788                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3789
3790                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3791
3792                 zone_pcp_init(zone);
3793                 for_each_lru(l) {
3794                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3795                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
3796                 }
3797                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3798                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3799                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3800                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3801                 zap_zone_vm_stats(zone);
3802                 zone->flags = 0;
3803                 if (!size)
3804                         continue;
3805
3806                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3807                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3808                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3809                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3810                 BUG_ON(ret);
3811                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3812                 zone_start_pfn += size;
3813         }
3814 }
3815
3816 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3817 {
3818         /* Skip empty nodes */
3819         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3820                 return;
3821
3822 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3823         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3824         if (!pgdat->node_mem_map) {
3825                 unsigned long size, start, end;
3826                 struct page *map;
3827
3828                 /*
3829                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3830                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3831                  * for the buddy allocator to function correctly.
3832                  */
3833                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3834                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3835                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3836                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3837                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3838                 if (!map)
3839                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3840                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3841         }
3842 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3843         /*
3844          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3845          */
3846         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3847                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3848 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3849                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3850                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3851 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3852         }
3853 #endif
3854 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3855 }
3856
3857 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3858                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3859 {
3860         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3861
3862         pgdat->node_id = nid;
3863         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3864         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3865
3866         alloc_node_mem_map(pgdat);
3867 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3868         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3869                 nid, (unsigned long)pgdat,
3870                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3871 #endif
3872
3873         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3874 }
3875
3876 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3877
3878 #if MAX_NUMNODES > 1
3879 /*
3880  * Figure out the number of possible node ids.
3881  */
3882 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3883 {
3884         unsigned int node;
3885         unsigned int highest = 0;
3886
3887         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3888                 highest = node;
3889         nr_node_ids = highest + 1;
3890 }
3891 #else
3892 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3893 {
3894 }
3895 #endif
3896
3897 /**
3898  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3899  * @nid: The node ID the range resides on
3900  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3901  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3902  *
3903  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3904  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3905  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3906  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3907  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3908  */
3909 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3910                                                 unsigned long end_pfn)
3911 {
3912         int i;
3913
3914         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3915                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3916                         "%d entries of %d used\n",
3917                         nid, start_pfn, end_pfn,
3918                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3919
3920         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3921
3922         /* Merge with existing active regions if possible */
3923         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3924                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3925                         continue;
3926
3927                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3928                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3929                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3930                         return;
3931
3932                 /* Merge forward if suitable */
3933                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3934                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3935                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3936                         return;
3937                 }
3938
3939                 /* Merge backward if suitable */
3940                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3941                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3942                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3943                         return;
3944                 }
3945         }
3946
3947         /* Check that early_node_map is large enough */
3948         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3949                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3950                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3951                 return;
3952         }
3953
3954         early_node_map[i].nid = nid;
3955         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3956         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3957         nr_nodemap_entries = i + 1;
3958 }
3959
3960 /**
3961  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3962  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3963  * @start_pfn: The new PFN of the range
3964  * @end_pfn: The new PFN of the range
3965  *
3966  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3967  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3968  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3969  * range.
3970  */
3971 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3972                                 unsigned long end_pfn)
3973 {
3974         int i, j;
3975         int removed = 0;
3976
3977         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3978                           nid, start_pfn, end_pfn);
3979
3980         /* Find the old active region end and shrink */
3981         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3982                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3983                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3984                         /* clear it */
3985                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3986                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3987                         removed = 1;
3988                         continue;
3989                 }
3990                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3991                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3992                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3993                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3994                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3995                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3996                         continue;
3997                 }
3998                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3999                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4000                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4001                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4002                         continue;
4003                 }
4004         }
4005
4006         if (!removed)
4007                 return;
4008
4009         /* remove the blank ones */
4010         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4011                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4012                         continue;
4013                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4014                         continue;
4015                 /* we found it, get rid of it */
4016                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4017                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4018                                 sizeof(early_node_map[j]));
4019                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4020                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4021                 nr_nodemap_entries--;
4022         }
4023 }
4024
4025 /**
4026  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4027  *
4028  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4029  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4030  * all currently registered regions.
4031  */
4032 void __init remove_all_active_ranges(void)
4033 {
4034         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4035         nr_nodemap_entries = 0;
4036 }
4037
4038 /* Compare two active node_active_regions */
4039 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4040 {
4041         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4042         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4043
4044         /* Done this way to avoid overflows */
4045         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4046                 return 1;
4047         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4048                 return -1;
4049
4050         return 0;
4051 }
4052
4053 /* sort the node_map by start_pfn */
4054 void __init sort_node_map(void)
4055 {
4056         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4057                         sizeof(struct node_active_region),
4058                         cmp_node_active_region, NULL);
4059 }
4060
4061 /* Find the lowest pfn for a node */
4062 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4063 {
4064         int i;
4065         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4066
4067         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4068         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4069                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4070
4071         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4072                 printk(KERN_WARNING
4073                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4074                 return 0;
4075         }
4076
4077         return min_pfn;
4078 }
4079
4080 /**
4081  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4082  *
4083  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4084  * add_active_range().
4085  */
4086 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4087 {
4088         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4089 }
4090
4091 /*
4092  * early_calculate_totalpages()
4093  * Sum pages in active regions for movable zone.
4094  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4095  */
4096 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4097 {
4098         int i;
4099         unsigned long totalpages = 0;
4100
4101         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4102                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4103                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4104                 totalpages += pages;
4105                 if (pages)
4106                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4107         }
4108         return totalpages;
4109 }
4110
4111 /*
4112  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4113  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4114  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4115  * others
4116  */
4117 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4118 {
4119         int i, nid;
4120         unsigned long usable_startpfn;
4121         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4122         /* save the state before borrow the nodemask */
4123         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4124         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4125         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4126
4127         /*
4128          * If movablecore was specified, calculate what size of
4129          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4130          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4131          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4132          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4133          * what movablecore would have allowed.
4134          */
4135         if (required_movablecore) {
4136                 unsigned long corepages;
4137
4138                 /*
4139                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4140                  * was requested by the user
4141                  */
4142                 required_movablecore =
4143                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4144                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4145
4146                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4147         }
4148
4149         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4150         if (!required_kernelcore)
4151                 goto out;
4152
4153         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4154         find_usable_zone_for_movable();
4155         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4156
4157 restart:
4158         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4159         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4160         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4161                 /*
4162                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4163                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4164                  * amount of memory for the kernel
4165                  */
4166                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4167                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4168
4169                 /*
4170                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4171                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4172                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4173                  */
4174                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4175
4176                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4177                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4178                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4179                         unsigned long size_pages;
4180
4181                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4182                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4183                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4184                         if (start_pfn >= end_pfn)
4185                                 continue;
4186
4187                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4188                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4189                                 unsigned long kernel_pages;
4190                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4191                                                                 - start_pfn;
4192
4193                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4194                                                         kernelcore_remaining);
4195                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4196                                                         required_kernelcore);
4197
4198                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4199                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4200
4201                                         /*
4202                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4203                                          * that if we have to rebalance
4204                                          * kernelcore across nodes, we will
4205                                          * not double account here
4206                                          */
4207                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4208                                         continue;
4209                                 }
4210                                 start_pfn = usable_startpfn;
4211                         }
4212
4213                         /*
4214                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4215                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4216                          * number of pages used as kernelcore
4217                          */
4218                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4219                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4220                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4221                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4222
4223                         /*
4224                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4225                          * break if the kernelcore for this node has been
4226                          * satisified
4227                          */
4228                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4229                                                                 size_pages);
4230                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4231                         if (!kernelcore_remaining)
4232                                 break;
4233                 }
4234         }
4235
4236         /*
4237          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4238          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4239          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4240          * satisified
4241          */
4242         usable_nodes--;
4243         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4244                 goto restart;
4245
4246         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4247         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4248                 zone_movable_pfn[nid] =
4249                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4250
4251 out:
4252         /* restore the node_state */
4253         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4254 }
4255
4256 /* Any regular memory on that node ? */
4257 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4258 {
4259 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4260         enum zone_type zone_type;
4261
4262         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4263                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4264                 if (zone->present_pages)
4265                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4266         }
4267 #endif
4268 }
4269
4270 /**
4271  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4272  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4273  *
4274  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4275  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4276  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4277  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4278  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4279  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4280  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4281  * at arch_max_dma_pfn.
4282  */
4283 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4284 {
4285         unsigned long nid;
4286         int i;
4287
4288         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4289         sort_node_map();
4290
4291         /* Record where the zone boundaries are */
4292         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4293                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4294         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4295                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4296         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4297         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4298         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4299                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4300                         continue;
4301                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4302                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4303                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4304                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4305         }
4306         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4307         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4308
4309         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4310         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4311         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4312
4313         /* Print out the zone ranges */
4314         printk("Zone PFN ranges:\n");
4315         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4316                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4317                         continue;
4318                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4319                                 zone_names[i],
4320                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4321                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4322         }
4323
4324         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4325         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4326         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4327                 if (zone_movable_pfn[i])
4328                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4329         }
4330
4331         /* Print out the early_node_map[] */
4332         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4333         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4334                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4335                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4336                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4337
4338         /* Initialise every node */
4339         mminit_verify_pageflags_layout();
4340         setup_nr_node_ids();
4341         for_each_online_node(nid) {
4342                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4343                 free_area_init_node(nid, NULL,
4344                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4345
4346                 /* Any memory on that node */
4347                 if (pgdat->node_present_pages)
4348                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4349                 check_for_regular_memory(pgdat);
4350         }
4351 }
4352
4353 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4354 {
4355         unsigned long long coremem;
4356         if (!p)
4357                 return -EINVAL;
4358
4359         coremem = memparse(p, &p);
4360         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4361
4362         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4363         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4364
4365         return 0;
4366 }
4367
4368 /*
4369  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4370  * cannot be reclaimed or migrated.
4371  */
4372 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4373 {
4374         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4375 }
4376
4377 /*
4378  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4379  * can be reclaimed or migrated.
4380  */
4381 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4382 {
4383         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4384 }
4385
4386 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4387 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4388
4389 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4390
4391 /**
4392  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4393  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4394  *
4395  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4396  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4397  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4398  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4399  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4400  * smaller per-cpu batchsize.
4401  */
4402 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4403 {
4404         dma_reserve = new_dma_reserve;
4405 }
4406
4407 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4408 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4409 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4410 #endif
4411
4412 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4413 {
4414         free_area_init_node(0, zones_size,
4415                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4416 }
4417
4418 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4419                                  unsigned long action, void *hcpu)
4420 {
4421         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4422
4423         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4424                 drain_pages(cpu);
4425
4426                 /*
4427                  * Spill the event counters of the dead processor
4428                  * into the current processors event counters.
4429                  * This artificially elevates the count of the current
4430                  * processor.
4431                  */
4432                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4433
4434                 /*
4435                  * Zero the differential counters of the dead processor
4436                  * so that the vm statistics are consistent.
4437                  *
4438                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4439                  * race with what we are doing.
4440                  */
4441                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4442         }
4443         return NOTIFY_OK;
4444 }
4445
4446 void __init page_alloc_init(void)
4447 {
4448         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4449 }
4450
4451 /*
4452  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4453  *      or min_free_kbytes changes.
4454  */
4455 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4456 {
4457         struct pglist_data *pgdat;
4458         unsigned long reserve_pages = 0;
4459         enum zone_type i, j;
4460
4461         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4462                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4463                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4464                         unsigned long max = 0;
4465
4466                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4467                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4468                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4469                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4470                         }
4471
4472                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4473                         max += high_wmark_pages(zone);
4474
4475                         if (max > zone->present_pages)
4476                                 max = zone->present_pages;
4477                         reserve_pages += max;
4478                 }
4479         }
4480         totalreserve_pages = reserve_pages;
4481 }
4482
4483 /*
4484  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4485  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4486  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4487  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4488  */
4489 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4490 {
4491         struct pglist_data *pgdat;
4492         enum zone_type j, idx;
4493
4494         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4495                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4496                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4497                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4498
4499                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4500
4501                         idx = j;
4502                         while (idx) {
4503                                 struct zone *lower_zone;
4504
4505                                 idx--;
4506
4507                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4508                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4509
4510                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4511                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4512                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4513                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4514                         }
4515                 }
4516         }
4517
4518         /* update totalreserve_pages */
4519         calculate_totalreserve_pages();
4520 }
4521
4522 /**
4523  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4524  * or when memory is hot-{added|removed}
4525  *
4526  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4527  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4528  */
4529 void setup_per_zone_wmarks(void)
4530 {
4531         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4532         unsigned long lowmem_pages = 0;
4533         struct zone *zone;
4534         unsigned long flags;
4535
4536         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4537         for_each_zone(zone) {
4538                 if (!is_highmem(zone))
4539                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4540         }
4541
4542         for_each_zone(zone) {
4543                 u64 tmp;
4544
4545                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4546                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4547                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4548                 if (is_highmem(zone)) {
4549                         /*
4550                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4551                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4552                          * value here.
4553                          *
4554                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4555                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4556                          * not be capped for highmem.
4557                          */
4558                         int min_pages;
4559
4560                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4561                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4562                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4563                         if (min_pages > 128)
4564                                 min_pages = 128;
4565                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4566                 } else {
4567                         /*
4568                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4569                          * proportionate to the zone's size.
4570                          */
4571                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4572                 }
4573
4574                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4575                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4576                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4577                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4578         }
4579
4580         /* update totalreserve_pages */
4581         calculate_totalreserve_pages();
4582 }
4583
4584 /*
4585  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4586  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4587  * to be referenced again before it is swapped out.
4588  *
4589  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4590  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4591  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4592  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4593  *
4594  * total     target    max
4595  * memory    ratio     inactive anon
4596  * -------------------------------------
4597  *   10MB       1         5MB
4598  *  100MB       1        50MB
4599  *    1GB       3       250MB
4600  *   10GB      10       0.9GB
4601  *  100GB      31         3GB
4602  *    1TB     101        10GB
4603  *   10TB     320        32GB
4604  */
4605 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4606 {
4607         unsigned int gb, ratio;
4608
4609         /* Zone size in gigabytes */
4610         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4611         if (gb)
4612                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4613         else
4614                 ratio = 1;
4615
4616         zone->inactive_ratio = ratio;
4617 }
4618
4619 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4620 {
4621         struct zone *zone;
4622
4623         for_each_zone(zone)
4624                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4625 }
4626
4627 /*
4628  * Initialise min_free_kbytes.
4629  *
4630  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4631  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4632  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4633  *
4634  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4635  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4636  *
4637  * which yields
4638  *
4639  * 16MB:        512k
4640  * 32MB:        724k
4641  * 64MB:        1024k
4642  * 128MB:       1448k
4643  * 256MB:       2048k
4644  * 512MB:       2896k
4645  * 1024MB:      4096k
4646  * 2048MB:      5792k
4647  * 4096MB:      8192k
4648  * 8192MB:      11584k
4649  * 16384MB:     16384k
4650  */
4651 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4652 {
4653         unsigned long lowmem_kbytes;
4654
4655         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4656
4657         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4658         if (min_free_kbytes < 128)
4659                 min_free_kbytes = 128;
4660         if (min_free_kbytes > 65536)
4661                 min_free_kbytes = 65536;
4662         setup_per_zone_wmarks();
4663         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4664         setup_per_zone_inactive_ratio();
4665         return 0;
4666 }
4667 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4668
4669 /*
4670  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4671  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4672  *      changes.
4673  */
4674 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4675         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4676 {
4677         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
4678         if (write)
4679                 setup_per_zone_wmarks();
4680         return 0;
4681 }
4682
4683 #ifdef CONFIG_NUMA
4684 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4685         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4686 {
4687         struct zone *zone;
4688         int rc;
4689
4690         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4691         if (rc)
4692                 return rc;
4693
4694         for_each_zone(zone)
4695                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4696                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4697         return 0;
4698 }
4699
4700 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4701         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4702 {
4703         struct zone *zone;
4704         int rc;
4705
4706         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4707         if (rc)
4708                 return rc;
4709
4710         for_each_zone(zone)
4711                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4712                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4713         return 0;
4714 }
4715 #endif
4716
4717 /*
4718  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4719  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4720  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4721  *
4722  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4723  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4724  * if in function of the boot time zone sizes.
4725  */
4726 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4727         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4728 {
4729         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4730         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4731         return 0;
4732 }
4733
4734 /*
4735  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4736  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4737  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4738  */
4739
4740 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4741         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4742 {
4743         struct zone *zone;
4744         unsigned int cpu;
4745         int ret;
4746
4747         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4748         if (!write || (ret == -EINVAL))
4749                 return ret;
4750         for_each_populated_zone(zone) {
4751                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4752                         unsigned long  high;
4753                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4754                         setup_pagelist_highmark(
4755                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
4756                 }
4757         }
4758         return 0;
4759 }
4760
4761 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4762
4763 #ifdef CONFIG_NUMA
4764 static int __init set_hashdist(char *str)
4765 {
4766         if (!str)
4767                 return 0;
4768         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4769         return 1;
4770 }
4771 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4772 #endif
4773
4774 /*
4775  * allocate a large system hash table from bootmem
4776  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4777  *   quantity of entries
4778  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4779  */
4780 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4781                                      unsigned long bucketsize,
4782                                      unsigned long numentries,
4783                                      int scale,
4784                                      int flags,
4785                                      unsigned int *_hash_shift,
4786                                      unsigned int *_hash_mask,
4787                                      unsigned long limit)
4788 {
4789         unsigned long long max = limit;
4790         unsigned long log2qty, size;
4791         void *table = NULL;
4792
4793         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4794         if (!numentries) {
4795                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4796                 numentries = nr_kernel_pages;
4797                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4798                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4799                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4800
4801                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4802                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4803                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4804                 else
4805                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4806
4807                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4808                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
4809                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
4810                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
4811                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
4812                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
4813                                 BUG_ON(!numentries);
4814                         }
4815                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4816                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4817         }
4818         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4819
4820         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4821         if (max == 0) {
4822                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4823                 do_div(max, bucketsize);
4824         }
4825
4826         if (numentries > max)
4827                 numentries = max;
4828
4829         log2qty = ilog2(numentries);
4830
4831         do {
4832                 size = bucketsize << log2qty;
4833                 if (flags & HASH_EARLY)
4834                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4835                 else if (hashdist)
4836                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4837                 else {
4838                         /*
4839                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4840                          * some pages at the end of hash table which
4841                          * alloc_pages_exact() automatically does
4842                          */
4843                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4844                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4845                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4846                         }
4847                 }
4848         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4849
4850         if (!table)
4851                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4852
4853         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4854                tablename,
4855                (1U << log2qty),
4856                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4857                size);
4858
4859         if (_hash_shift)
4860                 *_hash_shift = log2qty;
4861         if (_hash_mask)
4862                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4863
4864         return table;
4865 }
4866
4867 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4868 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4869                                                         unsigned long pfn)
4870 {
4871 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4872         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4873 #else
4874         return zone->pageblock_flags;
4875 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4876 }
4877
4878 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4879 {
4880 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4881         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4882         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4883 #else
4884         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4885         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4886 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4887 }
4888
4889 /**
4890  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4891  * @page: The page within the block of interest
4892  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4893  * @end_bitidx: The last bit of interest
4894  * returns pageblock_bits flags
4895  */
4896 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4897                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4898 {
4899         struct zone *zone;
4900         unsigned long *bitmap;
4901         unsigned long pfn, bitidx;
4902         unsigned long flags = 0;
4903         unsigned long value = 1;
4904
4905         zone = page_zone(page);
4906         pfn = page_to_pfn(page);
4907         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4908         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4909
4910         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4911                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4912                         flags |= value;
4913
4914         return flags;
4915 }
4916
4917 /**
4918  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4919  * @page: The page within the block of interest
4920  * @start_bitidx: The first bit of interest
4921  * @end_bitidx: The last bit of interest
4922  * @flags: The flags to set
4923  */
4924 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4925                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4926 {
4927         struct zone *zone;
4928         unsigned long *bitmap;
4929         unsigned long pfn, bitidx;
4930         unsigned long value = 1;
4931
4932         zone = page_zone(page);
4933         pfn = page_to_pfn(page);
4934         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4935         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4936         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4937         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4938
4939         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4940                 if (flags & value)
4941                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4942                 else
4943                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4944 }
4945
4946 /*
4947  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4948  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4949  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4950  */
4951
4952 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4953 {
4954         struct zone *zone;
4955         struct page *curr_page;
4956         unsigned long flags, pfn, iter;
4957         unsigned long immobile = 0;
4958         struct memory_isolate_notify arg;
4959         int notifier_ret;
4960         int ret = -EBUSY;
4961         int zone_idx;
4962
4963         zone = page_zone(page);
4964         zone_idx = zone_idx(zone);
4965
4966         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4967         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE ||
4968             zone_idx == ZONE_MOVABLE) {
4969                 ret = 0;
4970                 goto out;
4971         }
4972
4973         pfn = page_to_pfn(page);
4974         arg.start_pfn = pfn;
4975         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
4976         arg.pages_found = 0;
4977
4978         /*
4979          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
4980          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
4981          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
4982          * number of pages in a range that are held by the balloon
4983          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
4984          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
4985          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
4986          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
4987          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
4988          */
4989         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
4990         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
4991         if (notifier_ret || !arg.pages_found)
4992                 goto out;
4993
4994         for (iter = pfn; iter < (pfn + pageblock_nr_pages); iter++) {
4995                 if (!pfn_valid_within(pfn))
4996                         continue;
4997
4998                 curr_page = pfn_to_page(iter);
4999                 if (!page_count(curr_page) || PageLRU(curr_page))
5000                         continue;
5001
5002                 immobile++;
5003         }
5004
5005         if (arg.pages_found == immobile)
5006                 ret = 0;
5007
5008 out:
5009         if (!ret) {
5010                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5011                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5012         }
5013
5014         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5015         if (!ret)
5016                 drain_all_pages();
5017         return ret;
5018 }
5019
5020 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5021 {
5022         struct zone *zone;
5023         unsigned long flags;
5024         zone = page_zone(page);
5025         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5026         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5027                 goto out;
5028         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5029         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5030 out:
5031         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5032 }
5033
5034 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5035 /*
5036  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5037  */
5038 void
5039 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5040 {
5041         struct page *page;
5042         struct zone *zone;
5043         int order, i;
5044         unsigned long pfn;
5045         unsigned long flags;
5046         /* find the first valid pfn */
5047         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5048                 if (pfn_valid(pfn))
5049                         break;
5050         if (pfn == end_pfn)
5051                 return;
5052         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5053         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5054         pfn = start_pfn;
5055         while (pfn < end_pfn) {
5056                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5057                         pfn++;
5058                         continue;
5059                 }
5060                 page = pfn_to_page(pfn);
5061                 BUG_ON(page_count(page));
5062                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5063                 order = page_order(page);
5064 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5065                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5066                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5067 #endif
5068                 list_del(&page->lru);
5069                 rmv_page_order(page);
5070                 zone->free_area[order].nr_free--;
5071                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5072                                       - (1UL << order));
5073                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5074                         SetPageReserved((page+i));
5075                 pfn += (1 << order);
5076         }
5077         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5078 }
5079 #endif
5080
5081 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5082 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5083 {
5084         struct zone *zone = page_zone(page);
5085         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5086         unsigned long flags;
5087         int order;
5088
5089         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5090         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5091                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5092
5093                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5094                         break;
5095         }
5096         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5097
5098         return order < MAX_ORDER;
5099 }
5100 #endif