23bc5bcbdcf9bfec2a5446ebc870a80c4a9de012
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40 #include <linux/sort.h>
41 #include <linux/pfn.h>
42 #include <linux/backing-dev.h>
43
44 #include <asm/tlbflush.h>
45 #include <asm/div64.h>
46 #include "internal.h"
47
48 /*
49  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
50  * initializer cleaner
51  */
52 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
53 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
54 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
55 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
56 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
57 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
58 long nr_swap_pages;
59 int percpu_pagelist_fraction;
60
61 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
62
63 /*
64  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
65  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
66  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
67  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
68  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
69  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
70  *
71  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
72  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
73  */
74 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
75          256,
76 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
77          256,
78 #endif
79 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
80          32
81 #endif
82 };
83
84 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
85
86 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
87          "DMA",
88 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
89          "DMA32",
90 #endif
91          "Normal",
92 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
93          "HighMem"
94 #endif
95 };
96
97 int min_free_kbytes = 1024;
98
99 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
100 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
101 static unsigned long __initdata dma_reserve;
102
103 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
104   /*
105    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maxmimum number of distinct
106    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
107    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
108    * so the number of times add_active_range() can be called is
109    * related to the number of nodes and the number of holes
110    */
111   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
112     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
113     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
114   #else
115     #if MAX_NUMNODES >= 32
116       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
117       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
118     #else
119       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
120       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
121     #endif
122   #endif
123
124   struct node_active_region __initdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
125   int __initdata nr_nodemap_entries;
126   unsigned long __initdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
127   unsigned long __initdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
128 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
129   unsigned long __initdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
130   unsigned long __initdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
131 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
132 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
133
134 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
135 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
136 {
137         int ret = 0;
138         unsigned seq;
139         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
140
141         do {
142                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
143                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
144                         ret = 1;
145                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
146                         ret = 1;
147         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
148
149         return ret;
150 }
151
152 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
153 {
154 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
155         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
156                 return 0;
157 #endif
158         if (zone != page_zone(page))
159                 return 0;
160
161         return 1;
162 }
163 /*
164  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
165  */
166 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
167 {
168         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
169                 return 1;
170         if (!page_is_consistent(zone, page))
171                 return 1;
172
173         return 0;
174 }
175 #else
176 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
177 {
178         return 0;
179 }
180 #endif
181
182 static void bad_page(struct page *page)
183 {
184         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
185                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
186                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
187                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
188                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
189                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
190                 page_mapcount(page), page_count(page));
191         dump_stack();
192         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
193                         1 << PG_private |
194                         1 << PG_locked  |
195                         1 << PG_active  |
196                         1 << PG_dirty   |
197                         1 << PG_reclaim |
198                         1 << PG_slab    |
199                         1 << PG_swapcache |
200                         1 << PG_writeback |
201                         1 << PG_buddy );
202         set_page_count(page, 0);
203         reset_page_mapcount(page);
204         page->mapping = NULL;
205         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
206 }
207
208 /*
209  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
210  *
211  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
212  *
213  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
214  *
215  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
216  * the head page (even the head page has this).
217  *
218  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
219  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
220  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
221  */
222
223 static void free_compound_page(struct page *page)
224 {
225         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
226 }
227
228 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
229 {
230         int i;
231         int nr_pages = 1 << order;
232
233         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
234         page[1].lru.prev = (void *)order;
235         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
236                 struct page *p = page + i;
237
238                 __SetPageCompound(p);
239                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
240         }
241 }
242
243 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
244 {
245         int i;
246         int nr_pages = 1 << order;
247
248         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
249                 bad_page(page);
250
251         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
252                 struct page *p = page + i;
253
254                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
255                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
256                         bad_page(page);
257                 __ClearPageCompound(p);
258         }
259 }
260
261 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
262 {
263         int i;
264
265         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
266         /*
267          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
268          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
269          */
270         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
271         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
272                 clear_highpage(page + i);
273 }
274
275 /*
276  * function for dealing with page's order in buddy system.
277  * zone->lock is already acquired when we use these.
278  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
279  */
280 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
281 {
282         return page_private(page);
283 }
284
285 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
286 {
287         set_page_private(page, order);
288         __SetPageBuddy(page);
289 }
290
291 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
292 {
293         __ClearPageBuddy(page);
294         set_page_private(page, 0);
295 }
296
297 /*
298  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
299  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
300  *
301  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
302  * the following equation:
303  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
304  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
305  * 1 buddy is #10:
306  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
307  *
308  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
309  * satisfies the following equation:
310  *     P = B & ~(1 << O)
311  *
312  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
313  */
314 static inline struct page *
315 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
316 {
317         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
318
319         return page + (buddy_idx - page_idx);
320 }
321
322 static inline unsigned long
323 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
324 {
325         return (page_idx & ~(1 << order));
326 }
327
328 /*
329  * This function checks whether a page is free && is the buddy
330  * we can do coalesce a page and its buddy if
331  * (a) the buddy is not in a hole &&
332  * (b) the buddy is in the buddy system &&
333  * (c) a page and its buddy have the same order &&
334  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
335  *
336  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
337  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
338  *
339  * For recording page's order, we use page_private(page).
340  */
341 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
342                                                                 int order)
343 {
344 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
345         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
346                 return 0;
347 #endif
348
349         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
350                 return 0;
351
352         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
353                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
354                 return 1;
355         }
356         return 0;
357 }
358
359 /*
360  * Freeing function for a buddy system allocator.
361  *
362  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
363  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
364  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
365  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
366  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
367  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
368  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
369  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
370  * parts of the VM system.
371  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
372  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
373  * order is recorded in page_private(page) field.
374  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
375  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
376  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
377  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
378  * triggers coalescing into a block of larger size.            
379  *
380  * -- wli
381  */
382
383 static inline void __free_one_page(struct page *page,
384                 struct zone *zone, unsigned int order)
385 {
386         unsigned long page_idx;
387         int order_size = 1 << order;
388
389         if (unlikely(PageCompound(page)))
390                 destroy_compound_page(page, order);
391
392         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
393
394         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
395         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
396
397         zone->free_pages += order_size;
398         while (order < MAX_ORDER-1) {
399                 unsigned long combined_idx;
400                 struct free_area *area;
401                 struct page *buddy;
402
403                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
404                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
405                         break;          /* Move the buddy up one level. */
406
407                 list_del(&buddy->lru);
408                 area = zone->free_area + order;
409                 area->nr_free--;
410                 rmv_page_order(buddy);
411                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
412                 page = page + (combined_idx - page_idx);
413                 page_idx = combined_idx;
414                 order++;
415         }
416         set_page_order(page, order);
417         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
418         zone->free_area[order].nr_free++;
419 }
420
421 static inline int free_pages_check(struct page *page)
422 {
423         if (unlikely(page_mapcount(page) |
424                 (page->mapping != NULL)  |
425                 (page_count(page) != 0)  |
426                 (page->flags & (
427                         1 << PG_lru     |
428                         1 << PG_private |
429                         1 << PG_locked  |
430                         1 << PG_active  |
431                         1 << PG_reclaim |
432                         1 << PG_slab    |
433                         1 << PG_swapcache |
434                         1 << PG_writeback |
435                         1 << PG_reserved |
436                         1 << PG_buddy ))))
437                 bad_page(page);
438         if (PageDirty(page))
439                 __ClearPageDirty(page);
440         /*
441          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
442          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
443          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
444          */
445         return PageReserved(page);
446 }
447
448 /*
449  * Frees a list of pages. 
450  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
451  * count is the number of pages to free.
452  *
453  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
454  * see if this freeing clears that state.
455  *
456  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
457  * pinned" detection logic.
458  */
459 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
460                                         struct list_head *list, int order)
461 {
462         spin_lock(&zone->lock);
463         zone->all_unreclaimable = 0;
464         zone->pages_scanned = 0;
465         while (count--) {
466                 struct page *page;
467
468                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
469                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
470                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
471                 list_del(&page->lru);
472                 __free_one_page(page, zone, order);
473         }
474         spin_unlock(&zone->lock);
475 }
476
477 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
478 {
479         spin_lock(&zone->lock);
480         zone->all_unreclaimable = 0;
481         zone->pages_scanned = 0;
482         __free_one_page(page, zone, order);
483         spin_unlock(&zone->lock);
484 }
485
486 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
487 {
488         unsigned long flags;
489         int i;
490         int reserved = 0;
491
492         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
493                 reserved += free_pages_check(page + i);
494         if (reserved)
495                 return;
496
497         if (!PageHighMem(page))
498                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
499         arch_free_page(page, order);
500         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
501
502         local_irq_save(flags);
503         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
504         free_one_page(page_zone(page), page, order);
505         local_irq_restore(flags);
506 }
507
508 /*
509  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
510  */
511 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
512 {
513         if (order == 0) {
514                 __ClearPageReserved(page);
515                 set_page_count(page, 0);
516                 set_page_refcounted(page);
517                 __free_page(page);
518         } else {
519                 int loop;
520
521                 prefetchw(page);
522                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
523                         struct page *p = &page[loop];
524
525                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
526                                 prefetchw(p + 1);
527                         __ClearPageReserved(p);
528                         set_page_count(p, 0);
529                 }
530
531                 set_page_refcounted(page);
532                 __free_pages(page, order);
533         }
534 }
535
536
537 /*
538  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
539  * Please do not alter this order without good reasons and regression
540  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
541  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
542  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
543  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
544  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
545  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
546  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
547  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
548  *
549  * -- wli
550  */
551 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
552         int low, int high, struct free_area *area)
553 {
554         unsigned long size = 1 << high;
555
556         while (high > low) {
557                 area--;
558                 high--;
559                 size >>= 1;
560                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
561                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
562                 area->nr_free++;
563                 set_page_order(&page[size], high);
564         }
565 }
566
567 /*
568  * This page is about to be returned from the page allocator
569  */
570 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
571 {
572         if (unlikely(page_mapcount(page) |
573                 (page->mapping != NULL)  |
574                 (page_count(page) != 0)  |
575                 (page->flags & (
576                         1 << PG_lru     |
577                         1 << PG_private |
578                         1 << PG_locked  |
579                         1 << PG_active  |
580                         1 << PG_dirty   |
581                         1 << PG_reclaim |
582                         1 << PG_slab    |
583                         1 << PG_swapcache |
584                         1 << PG_writeback |
585                         1 << PG_reserved |
586                         1 << PG_buddy ))))
587                 bad_page(page);
588
589         /*
590          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
591          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
592          */
593         if (PageReserved(page))
594                 return 1;
595
596         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
597                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
598                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
599         set_page_private(page, 0);
600         set_page_refcounted(page);
601         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
602
603         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
604                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
605
606         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
607                 prep_compound_page(page, order);
608
609         return 0;
610 }
611
612 /* 
613  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
614  * Call me with the zone->lock already held.
615  */
616 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
617 {
618         struct free_area * area;
619         unsigned int current_order;
620         struct page *page;
621
622         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
623                 area = zone->free_area + current_order;
624                 if (list_empty(&area->free_list))
625                         continue;
626
627                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
628                 list_del(&page->lru);
629                 rmv_page_order(page);
630                 area->nr_free--;
631                 zone->free_pages -= 1UL << order;
632                 expand(zone, page, order, current_order, area);
633                 return page;
634         }
635
636         return NULL;
637 }
638
639 /* 
640  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
641  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
642  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
643  */
644 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
645                         unsigned long count, struct list_head *list)
646 {
647         int i;
648         
649         spin_lock(&zone->lock);
650         for (i = 0; i < count; ++i) {
651                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
652                 if (unlikely(page == NULL))
653                         break;
654                 list_add_tail(&page->lru, list);
655         }
656         spin_unlock(&zone->lock);
657         return i;
658 }
659
660 #ifdef CONFIG_NUMA
661 /*
662  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
663  * belongs to the currently executing processor.
664  * Note that this function must be called with the thread pinned to
665  * a single processor.
666  */
667 void drain_node_pages(int nodeid)
668 {
669         int i;
670         enum zone_type z;
671         unsigned long flags;
672
673         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
674                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
675                 struct per_cpu_pageset *pset;
676
677                 if (!populated_zone(zone))
678                         continue;
679
680                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
681                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
682                         struct per_cpu_pages *pcp;
683
684                         pcp = &pset->pcp[i];
685                         if (pcp->count) {
686                                 local_irq_save(flags);
687                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
688                                 pcp->count = 0;
689                                 local_irq_restore(flags);
690                         }
691                 }
692         }
693 }
694 #endif
695
696 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
697 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
698 {
699         unsigned long flags;
700         struct zone *zone;
701         int i;
702
703         for_each_zone(zone) {
704                 struct per_cpu_pageset *pset;
705
706                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
707                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
708                         struct per_cpu_pages *pcp;
709
710                         pcp = &pset->pcp[i];
711                         local_irq_save(flags);
712                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
713                         pcp->count = 0;
714                         local_irq_restore(flags);
715                 }
716         }
717 }
718 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
719
720 #ifdef CONFIG_PM
721
722 void mark_free_pages(struct zone *zone)
723 {
724         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
725         unsigned long flags;
726         int order;
727         struct list_head *curr;
728
729         if (!zone->spanned_pages)
730                 return;
731
732         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
733
734         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
735         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
736                 if (pfn_valid(pfn)) {
737                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
738
739                         if (!PageNosave(page))
740                                 ClearPageNosaveFree(page);
741                 }
742
743         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
744                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
745                         unsigned long i;
746
747                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
748                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
749                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(pfn + i));
750                 }
751
752         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
753 }
754
755 /*
756  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
757  */
758 void drain_local_pages(void)
759 {
760         unsigned long flags;
761
762         local_irq_save(flags);  
763         __drain_pages(smp_processor_id());
764         local_irq_restore(flags);       
765 }
766 #endif /* CONFIG_PM */
767
768 /*
769  * Free a 0-order page
770  */
771 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
772 {
773         struct zone *zone = page_zone(page);
774         struct per_cpu_pages *pcp;
775         unsigned long flags;
776
777         if (PageAnon(page))
778                 page->mapping = NULL;
779         if (free_pages_check(page))
780                 return;
781
782         if (!PageHighMem(page))
783                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
784         arch_free_page(page, 0);
785         kernel_map_pages(page, 1, 0);
786
787         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
788         local_irq_save(flags);
789         __count_vm_event(PGFREE);
790         list_add(&page->lru, &pcp->list);
791         pcp->count++;
792         if (pcp->count >= pcp->high) {
793                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
794                 pcp->count -= pcp->batch;
795         }
796         local_irq_restore(flags);
797         put_cpu();
798 }
799
800 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
801 {
802         free_hot_cold_page(page, 0);
803 }
804         
805 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
806 {
807         free_hot_cold_page(page, 1);
808 }
809
810 /*
811  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
812  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
813  * Each sub-page must be freed individually.
814  *
815  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
816  * Please consult with lkml before using this in your driver.
817  */
818 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
819 {
820         int i;
821
822         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
823         VM_BUG_ON(!page_count(page));
824         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
825                 set_page_refcounted(page + i);
826 }
827
828 /*
829  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
830  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
831  * or two.
832  */
833 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
834                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
835 {
836         unsigned long flags;
837         struct page *page;
838         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
839         int cpu;
840
841 again:
842         cpu  = get_cpu();
843         if (likely(order == 0)) {
844                 struct per_cpu_pages *pcp;
845
846                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
847                 local_irq_save(flags);
848                 if (!pcp->count) {
849                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
850                                                 pcp->batch, &pcp->list);
851                         if (unlikely(!pcp->count))
852                                 goto failed;
853                 }
854                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
855                 list_del(&page->lru);
856                 pcp->count--;
857         } else {
858                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
859                 page = __rmqueue(zone, order);
860                 spin_unlock(&zone->lock);
861                 if (!page)
862                         goto failed;
863         }
864
865         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
866         zone_statistics(zonelist, zone);
867         local_irq_restore(flags);
868         put_cpu();
869
870         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
871         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
872                 goto again;
873         return page;
874
875 failed:
876         local_irq_restore(flags);
877         put_cpu();
878         return NULL;
879 }
880
881 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
882 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
883 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
884 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
885 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
886 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
887 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
888
889 /*
890  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
891  * of the allocation.
892  */
893 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
894                       int classzone_idx, int alloc_flags)
895 {
896         /* free_pages my go negative - that's OK */
897         unsigned long min = mark;
898         long free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
899         int o;
900
901         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
902                 min -= min / 2;
903         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
904                 min -= min / 4;
905
906         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
907                 return 0;
908         for (o = 0; o < order; o++) {
909                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
910                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
911
912                 /* Require fewer higher order pages to be free */
913                 min >>= 1;
914
915                 if (free_pages <= min)
916                         return 0;
917         }
918         return 1;
919 }
920
921 /*
922  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
923  * a page.
924  */
925 static struct page *
926 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
927                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
928 {
929         struct zone **z = zonelist->zones;
930         struct page *page = NULL;
931         int classzone_idx = zone_idx(*z);
932         struct zone *zone;
933
934         /*
935          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
936          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
937          */
938         do {
939                 zone = *z;
940                 if (unlikely(NUMA_BUILD && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) &&
941                         zone->zone_pgdat != zonelist->zones[0]->zone_pgdat))
942                                 break;
943                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
944                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
945                                 continue;
946
947                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
948                         unsigned long mark;
949                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
950                                 mark = zone->pages_min;
951                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
952                                 mark = zone->pages_low;
953                         else
954                                 mark = zone->pages_high;
955                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
956                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
957                                 if (!zone_reclaim_mode ||
958                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
959                                         continue;
960                         }
961                 }
962
963                 page = buffered_rmqueue(zonelist, zone, order, gfp_mask);
964                 if (page)
965                         break;
966
967         } while (*(++z) != NULL);
968         return page;
969 }
970
971 /*
972  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
973  */
974 struct page * fastcall
975 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
976                 struct zonelist *zonelist)
977 {
978         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
979         struct zone **z;
980         struct page *page;
981         struct reclaim_state reclaim_state;
982         struct task_struct *p = current;
983         int do_retry;
984         int alloc_flags;
985         int did_some_progress;
986
987         might_sleep_if(wait);
988
989 restart:
990         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
991
992         if (unlikely(*z == NULL)) {
993                 /* Should this ever happen?? */
994                 return NULL;
995         }
996
997         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
998                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
999         if (page)
1000                 goto got_pg;
1001
1002         for (z = zonelist->zones; *z; z++)
1003                 wakeup_kswapd(*z, order);
1004
1005         /*
1006          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1007          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1008          * to how we want to proceed.
1009          *
1010          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1011          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1012          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1013          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1014          */
1015         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1016         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1017                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1018         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1019                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1020         if (wait)
1021                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1022
1023         /*
1024          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1025          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1026          *
1027          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1028          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1029          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1030          */
1031         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
1032         if (page)
1033                 goto got_pg;
1034
1035         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1036
1037         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1038                         && !in_interrupt()) {
1039                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1040 nofail_alloc:
1041                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1042                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1043                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1044                         if (page)
1045                                 goto got_pg;
1046                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1047                                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1048                                 goto nofail_alloc;
1049                         }
1050                 }
1051                 goto nopage;
1052         }
1053
1054         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1055         if (!wait)
1056                 goto nopage;
1057
1058 rebalance:
1059         cond_resched();
1060
1061         /* We now go into synchronous reclaim */
1062         cpuset_memory_pressure_bump();
1063         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1064         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1065         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1066
1067         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1068
1069         p->reclaim_state = NULL;
1070         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1071
1072         cond_resched();
1073
1074         if (likely(did_some_progress)) {
1075                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1076                                                 zonelist, alloc_flags);
1077                 if (page)
1078                         goto got_pg;
1079         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1080                 /*
1081                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1082                  * very high watermark here, this is only to catch
1083                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1084                  * under heavy pressure.
1085                  */
1086                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1087                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1088                 if (page)
1089                         goto got_pg;
1090
1091                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1092                 goto restart;
1093         }
1094
1095         /*
1096          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1097          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1098          *
1099          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1100          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1101          */
1102         do_retry = 0;
1103         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1104                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1105                         do_retry = 1;
1106                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1107                         do_retry = 1;
1108         }
1109         if (do_retry) {
1110                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1111                 goto rebalance;
1112         }
1113
1114 nopage:
1115         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1116                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1117                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1118                         p->comm, order, gfp_mask);
1119                 dump_stack();
1120                 show_mem();
1121         }
1122 got_pg:
1123         return page;
1124 }
1125
1126 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1127
1128 /*
1129  * Common helper functions.
1130  */
1131 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1132 {
1133         struct page * page;
1134         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1135         if (!page)
1136                 return 0;
1137         return (unsigned long) page_address(page);
1138 }
1139
1140 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1141
1142 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1143 {
1144         struct page * page;
1145
1146         /*
1147          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1148          * a highmem page
1149          */
1150         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1151
1152         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1153         if (page)
1154                 return (unsigned long) page_address(page);
1155         return 0;
1156 }
1157
1158 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1159
1160 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1161 {
1162         int i = pagevec_count(pvec);
1163
1164         while (--i >= 0)
1165                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1166 }
1167
1168 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1169 {
1170         if (put_page_testzero(page)) {
1171                 if (order == 0)
1172                         free_hot_page(page);
1173                 else
1174                         __free_pages_ok(page, order);
1175         }
1176 }
1177
1178 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1179
1180 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1181 {
1182         if (addr != 0) {
1183                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1184                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1185         }
1186 }
1187
1188 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1189
1190 /*
1191  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1192  */
1193 unsigned int nr_free_pages(void)
1194 {
1195         unsigned int sum = 0;
1196         struct zone *zone;
1197
1198         for_each_zone(zone)
1199                 sum += zone->free_pages;
1200
1201         return sum;
1202 }
1203
1204 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1205
1206 #ifdef CONFIG_NUMA
1207 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1208 {
1209         unsigned int sum = 0;
1210         enum zone_type i;
1211
1212         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1213                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1214
1215         return sum;
1216 }
1217 #endif
1218
1219 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1220 {
1221         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1222         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1223         unsigned int sum = 0;
1224
1225         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1226         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1227         struct zone *zone;
1228
1229         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1230                 unsigned long size = zone->present_pages;
1231                 unsigned long high = zone->pages_high;
1232                 if (size > high)
1233                         sum += size - high;
1234         }
1235
1236         return sum;
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1241  */
1242 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1243 {
1244         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1245 }
1246
1247 /*
1248  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1249  */
1250 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1251 {
1252         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1253 }
1254
1255 static inline void show_node(struct zone *zone)
1256 {
1257         if (NUMA_BUILD)
1258                 printk("Node %ld ", zone_to_nid(zone));
1259 }
1260
1261 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1262 {
1263         val->totalram = totalram_pages;
1264         val->sharedram = 0;
1265         val->freeram = nr_free_pages();
1266         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1267         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1268         val->freehigh = nr_free_highpages();
1269         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1270 }
1271
1272 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1273
1274 #ifdef CONFIG_NUMA
1275 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1276 {
1277         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1278
1279         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1280         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1281 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1282         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1283         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1284 #else
1285         val->totalhigh = 0;
1286         val->freehigh = 0;
1287 #endif
1288         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1289 }
1290 #endif
1291
1292 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1293
1294 /*
1295  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1296  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1297  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1298  */
1299 void show_free_areas(void)
1300 {
1301         int cpu;
1302         unsigned long active;
1303         unsigned long inactive;
1304         unsigned long free;
1305         struct zone *zone;
1306
1307         for_each_zone(zone) {
1308                 if (!populated_zone(zone))
1309                         continue;
1310
1311                 show_node(zone);
1312                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1313
1314                 for_each_online_cpu(cpu) {
1315                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1316
1317                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1318
1319                         printk("CPU %4d: Hot: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d   "
1320                                "Cold: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1321                                cpu, pageset->pcp[0].high,
1322                                pageset->pcp[0].batch, pageset->pcp[0].count,
1323                                pageset->pcp[1].high, pageset->pcp[1].batch,
1324                                pageset->pcp[1].count);
1325                 }
1326         }
1327
1328         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1329
1330         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1331                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1332                 active,
1333                 inactive,
1334                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1335                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1336                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1337                 nr_free_pages(),
1338                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1339                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1340                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1341                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1342
1343         for_each_zone(zone) {
1344                 int i;
1345
1346                 if (!populated_zone(zone))
1347                         continue;
1348
1349                 show_node(zone);
1350                 printk("%s"
1351                         " free:%lukB"
1352                         " min:%lukB"
1353                         " low:%lukB"
1354                         " high:%lukB"
1355                         " active:%lukB"
1356                         " inactive:%lukB"
1357                         " present:%lukB"
1358                         " pages_scanned:%lu"
1359                         " all_unreclaimable? %s"
1360                         "\n",
1361                         zone->name,
1362                         K(zone->free_pages),
1363                         K(zone->pages_min),
1364                         K(zone->pages_low),
1365                         K(zone->pages_high),
1366                         K(zone->nr_active),
1367                         K(zone->nr_inactive),
1368                         K(zone->present_pages),
1369                         zone->pages_scanned,
1370                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1371                         );
1372                 printk("lowmem_reserve[]:");
1373                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1374                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1375                 printk("\n");
1376         }
1377
1378         for_each_zone(zone) {
1379                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1380
1381                 if (!populated_zone(zone))
1382                         continue;
1383
1384                 show_node(zone);
1385                 printk("%s: ", zone->name);
1386
1387                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1388                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1389                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1390                         total += nr[order] << order;
1391                 }
1392                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1393                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1394                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1395                 printk("= %lukB\n", K(total));
1396         }
1397
1398         show_swap_cache_info();
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Builds allocation fallback zone lists.
1403  *
1404  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1405  */
1406 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1407                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1408 {
1409         struct zone *zone;
1410
1411         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1412         zone_type++;
1413
1414         do {
1415                 zone_type--;
1416                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1417                 if (populated_zone(zone)) {
1418                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1419                         check_highest_zone(zone_type);
1420                 }
1421
1422         } while (zone_type);
1423         return nr_zones;
1424 }
1425
1426 #ifdef CONFIG_NUMA
1427 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1428 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1429 /**
1430  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1431  * @node: node whose fallback list we're appending
1432  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1433  *
1434  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1435  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1436  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1437  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1438  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1439  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1440  * on them otherwise.
1441  * It returns -1 if no node is found.
1442  */
1443 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1444 {
1445         int n, val;
1446         int min_val = INT_MAX;
1447         int best_node = -1;
1448
1449         /* Use the local node if we haven't already */
1450         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1451                 node_set(node, *used_node_mask);
1452                 return node;
1453         }
1454
1455         for_each_online_node(n) {
1456                 cpumask_t tmp;
1457
1458                 /* Don't want a node to appear more than once */
1459                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1460                         continue;
1461
1462                 /* Use the distance array to find the distance */
1463                 val = node_distance(node, n);
1464
1465                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1466                 val += (n < node);
1467
1468                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1469                 tmp = node_to_cpumask(n);
1470                 if (!cpus_empty(tmp))
1471                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1472
1473                 /* Slight preference for less loaded node */
1474                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1475                 val += node_load[n];
1476
1477                 if (val < min_val) {
1478                         min_val = val;
1479                         best_node = n;
1480                 }
1481         }
1482
1483         if (best_node >= 0)
1484                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1485
1486         return best_node;
1487 }
1488
1489 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1490 {
1491         int j, node, local_node;
1492         enum zone_type i;
1493         int prev_node, load;
1494         struct zonelist *zonelist;
1495         nodemask_t used_mask;
1496
1497         /* initialize zonelists */
1498         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1499                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1500                 zonelist->zones[0] = NULL;
1501         }
1502
1503         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1504         local_node = pgdat->node_id;
1505         load = num_online_nodes();
1506         prev_node = local_node;
1507         nodes_clear(used_mask);
1508         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1509                 int distance = node_distance(local_node, node);
1510
1511                 /*
1512                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1513                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1514                  */
1515                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1516                         zone_reclaim_mode = 1;
1517
1518                 /*
1519                  * We don't want to pressure a particular node.
1520                  * So adding penalty to the first node in same
1521                  * distance group to make it round-robin.
1522                  */
1523
1524                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1525                         node_load[node] += load;
1526                 prev_node = node;
1527                 load--;
1528                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1529                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1530                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1531
1532                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1533                         zonelist->zones[j] = NULL;
1534                 }
1535         }
1536 }
1537
1538 #else   /* CONFIG_NUMA */
1539
1540 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1541 {
1542         int node, local_node;
1543         enum zone_type i,j;
1544
1545         local_node = pgdat->node_id;
1546         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1547                 struct zonelist *zonelist;
1548
1549                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1550
1551                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
1552                 /*
1553                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1554                  * of all the other nodes.
1555                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1556                  * building the zones for node N, we make sure that the
1557                  * zones coming right after the local ones are those from
1558                  * node N+1 (modulo N)
1559                  */
1560                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1561                         if (!node_online(node))
1562                                 continue;
1563                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1564                 }
1565                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1566                         if (!node_online(node))
1567                                 continue;
1568                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1569                 }
1570
1571                 zonelist->zones[j] = NULL;
1572         }
1573 }
1574
1575 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1576
1577 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1578 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1579 {
1580         int nid;
1581         for_each_online_node(nid)
1582                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1583         return 0;
1584 }
1585
1586 void __meminit build_all_zonelists(void)
1587 {
1588         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1589                 __build_all_zonelists(NULL);
1590                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1591         } else {
1592                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1593                    of zonelist */
1594                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1595                 /* cpuset refresh routine should be here */
1596         }
1597         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1598         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1599                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1600 }
1601
1602 /*
1603  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1604  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1605  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1606  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1607  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1608  * conservative, even though it seems large.
1609  *
1610  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1611  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1612  */
1613 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1614
1615 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1616 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1617 {
1618         unsigned long size = 1;
1619
1620         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1621
1622         while (size < pages)
1623                 size <<= 1;
1624
1625         /*
1626          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1627          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1628          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1629          */
1630         size = min(size, 4096UL);
1631
1632         return max(size, 4UL);
1633 }
1634 #else
1635 /*
1636  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1637  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1638  *
1639  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1640  *
1641  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1642  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1643  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1644  *
1645  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1646  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1647  *
1648  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1649  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1650  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1651  */
1652 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1653 {
1654         return 4096UL;
1655 }
1656 #endif
1657
1658 /*
1659  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1660  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1661  * hash function before the remainder is taken.
1662  */
1663 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1664 {
1665         return ffz(~size);
1666 }
1667
1668 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1669
1670 /*
1671  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1672  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1673  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1674  */
1675 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1676                 unsigned long start_pfn)
1677 {
1678         struct page *page;
1679         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1680         unsigned long pfn;
1681
1682         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1683                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1684                         continue;
1685                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1686                         continue;
1687                 page = pfn_to_page(pfn);
1688                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1689                 init_page_count(page);
1690                 reset_page_mapcount(page);
1691                 SetPageReserved(page);
1692                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1693 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1694                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1695                 if (!is_highmem_idx(zone))
1696                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1697 #endif
1698         }
1699 }
1700
1701 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1702                                 unsigned long size)
1703 {
1704         int order;
1705         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1706                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1707                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1708         }
1709 }
1710
1711 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1712 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1713         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1714 #endif
1715
1716 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1717 {
1718         int batch;
1719
1720         /*
1721          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1722          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1723          *
1724          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1725          */
1726         batch = zone->present_pages / 1024;
1727         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1728                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1729         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1730         if (batch < 1)
1731                 batch = 1;
1732
1733         /*
1734          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1735          * of 2 value was found to be more likely to have
1736          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1737          *
1738          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1739          * batches of pages, one task can end up with a lot
1740          * of pages of one half of the possible page colors
1741          * and the other with pages of the other colors.
1742          */
1743         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1744
1745         return batch;
1746 }
1747
1748 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1749 {
1750         struct per_cpu_pages *pcp;
1751
1752         memset(p, 0, sizeof(*p));
1753
1754         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1755         pcp->count = 0;
1756         pcp->high = 6 * batch;
1757         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1758         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1759
1760         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1761         pcp->count = 0;
1762         pcp->high = 2 * batch;
1763         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1764         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1765 }
1766
1767 /*
1768  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1769  * to the value high for the pageset p.
1770  */
1771
1772 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1773                                 unsigned long high)
1774 {
1775         struct per_cpu_pages *pcp;
1776
1777         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1778         pcp->high = high;
1779         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1780         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1781                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1782 }
1783
1784
1785 #ifdef CONFIG_NUMA
1786 /*
1787  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1788  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1789  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1790  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1791  * with interrupts disabled.
1792  *
1793  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1794  *
1795  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1796  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1797  * hotplugged processors.
1798  *
1799  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1800  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1801  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1802  */
1803 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1804
1805 /*
1806  * Dynamically allocate memory for the
1807  * per cpu pageset array in struct zone.
1808  */
1809 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1810 {
1811         struct zone *zone, *dzone;
1812
1813         for_each_zone(zone) {
1814
1815                 if (!populated_zone(zone))
1816                         continue;
1817
1818                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1819                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1820                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1821                         goto bad;
1822
1823                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1824
1825                 if (percpu_pagelist_fraction)
1826                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1827                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1828         }
1829
1830         return 0;
1831 bad:
1832         for_each_zone(dzone) {
1833                 if (dzone == zone)
1834                         break;
1835                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1836                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1837         }
1838         return -ENOMEM;
1839 }
1840
1841 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1842 {
1843         struct zone *zone;
1844
1845         for_each_zone(zone) {
1846                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1847
1848                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1849                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1850                         kfree(pset);
1851                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1852         }
1853 }
1854
1855 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1856                 unsigned long action,
1857                 void *hcpu)
1858 {
1859         int cpu = (long)hcpu;
1860         int ret = NOTIFY_OK;
1861
1862         switch (action) {
1863                 case CPU_UP_PREPARE:
1864                         if (process_zones(cpu))
1865                                 ret = NOTIFY_BAD;
1866                         break;
1867                 case CPU_UP_CANCELED:
1868                 case CPU_DEAD:
1869                         free_zone_pagesets(cpu);
1870                         break;
1871                 default:
1872                         break;
1873         }
1874         return ret;
1875 }
1876
1877 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1878         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1879
1880 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1881 {
1882         int err;
1883
1884         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1885          * A cpuup callback will do this for every cpu
1886          * as it comes online
1887          */
1888         err = process_zones(smp_processor_id());
1889         BUG_ON(err);
1890         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1891 }
1892
1893 #endif
1894
1895 static __meminit
1896 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1897 {
1898         int i;
1899         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1900         size_t alloc_size;
1901
1902         /*
1903          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1904          * per zone.
1905          */
1906         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1907                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1908         zone->wait_table_bits =
1909                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1910         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1911                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1912
1913         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1914                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1915                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1916         } else {
1917                 /*
1918                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1919                  * via memory hot-add.
1920                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1921                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1922                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1923                  * node itself as well.
1924                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1925                  * necessary.
1926                  */
1927                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1928         }
1929         if (!zone->wait_table)
1930                 return -ENOMEM;
1931
1932         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1933                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1934
1935         return 0;
1936 }
1937
1938 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1939 {
1940         int cpu;
1941         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1942
1943         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1944 #ifdef CONFIG_NUMA
1945                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1946                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1947                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1948 #else
1949                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1950 #endif
1951         }
1952         if (zone->present_pages)
1953                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1954                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1955 }
1956
1957 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1958                                         unsigned long zone_start_pfn,
1959                                         unsigned long size)
1960 {
1961         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1962         int ret;
1963         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1964         if (ret)
1965                 return ret;
1966         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1967
1968         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1969
1970         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1971
1972         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1973
1974         return 0;
1975 }
1976
1977 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
1978 /*
1979  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
1980  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
1981  */
1982 static int __init first_active_region_index_in_nid(int nid)
1983 {
1984         int i;
1985
1986         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
1987                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
1988                         return i;
1989
1990         return -1;
1991 }
1992
1993 /*
1994  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
1995  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardles of node
1996  */
1997 static int __init next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
1998 {
1999         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2000                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2001                         return index;
2002
2003         return -1;
2004 }
2005
2006 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2007 /*
2008  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2009  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2010  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2011  * alternative
2012  */
2013 int __init early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2014 {
2015         int i;
2016
2017         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2018                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2019                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2020
2021                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2022                         return early_node_map[i].nid;
2023         }
2024
2025         return 0;
2026 }
2027 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2028
2029 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2030 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2031         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2032                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2033
2034 /**
2035  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2036  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
2037  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
2038  *
2039  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2040  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2041  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2042  */
2043 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2044                                                 unsigned long max_low_pfn)
2045 {
2046         int i;
2047
2048         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2049                 unsigned long size_pages = 0;
2050                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2051
2052                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
2053                         continue;
2054
2055                 if (end_pfn > max_low_pfn)
2056                         end_pfn = max_low_pfn;
2057
2058                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
2059                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
2060                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
2061                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
2062         }
2063 }
2064
2065 /**
2066  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
2067  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
2068  *
2069  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2070  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2071  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
2072  */
2073 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
2074 {
2075         int i;
2076
2077         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2078                 memory_present(early_node_map[i].nid,
2079                                 early_node_map[i].start_pfn,
2080                                 early_node_map[i].end_pfn);
2081 }
2082
2083 /**
2084  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
2085  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
2086  * @start_pfn: The start pfn of the node
2087  * @end_pfn: The end pfn of the node
2088  *
2089  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
2090  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
2091  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
2092  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
2093  * be used later.
2094  */
2095 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2096 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2097                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
2098 {
2099         printk(KERN_DEBUG "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
2100                         nid, start_pfn, end_pfn);
2101
2102         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
2103         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2104                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
2105
2106         /* Update the boundaries */
2107         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
2108                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
2109         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
2110                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
2111 }
2112
2113 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
2114 static void __init account_node_boundary(unsigned int nid,
2115                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2116 {
2117         printk(KERN_DEBUG "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
2118                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
2119
2120         /* Return if boundary information has not been provided */
2121         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2122                 return;
2123
2124         /* Check the boundaries and update if necessary */
2125         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
2126                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
2127         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
2128                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
2129 }
2130 #else
2131 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2132                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
2133
2134 static void __init account_node_boundary(unsigned int nid,
2135                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
2136 #endif
2137
2138
2139 /**
2140  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
2141  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
2142  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
2143  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
2144  *
2145  * It returns the start and end page frame of a node based on information
2146  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
2147  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
2148  * PFNs will be 0.
2149  */
2150 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
2151                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2152 {
2153         int i;
2154         *start_pfn = -1UL;
2155         *end_pfn = 0;
2156
2157         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2158                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
2159                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2160         }
2161
2162         if (*start_pfn == -1UL) {
2163                 printk(KERN_WARNING "Node %u active with no memory\n", nid);
2164                 *start_pfn = 0;
2165         }
2166
2167         /* Push the node boundaries out if requested */
2168         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
2169 }
2170
2171 /*
2172  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
2173  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
2174  */
2175 unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2176                                         unsigned long zone_type,
2177                                         unsigned long *ignored)
2178 {
2179         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2180         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2181
2182         /* Get the start and end of the node and zone */
2183         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2184         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
2185         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
2186
2187         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
2188         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
2189                 return 0;
2190
2191         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
2192         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
2193         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
2194
2195         /* Return the spanned pages */
2196         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
2197 }
2198
2199 /*
2200  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
2201  * then all holes in the requested range will be accounted for.
2202  */
2203 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
2204                                 unsigned long range_start_pfn,
2205                                 unsigned long range_end_pfn)
2206 {
2207         int i = 0;
2208         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
2209         unsigned long start_pfn;
2210
2211         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
2212         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
2213         if (i == -1)
2214                 return 0;
2215
2216         /* Account for ranges before physical memory on this node */
2217         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
2218                 hole_pages = early_node_map[i].start_pfn - range_start_pfn;
2219
2220         prev_end_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2221
2222         /* Find all holes for the zone within the node */
2223         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
2224
2225                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
2226                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
2227                         break;
2228
2229                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
2230                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
2231                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
2232
2233                 /* Update the hole size cound and move on */
2234                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
2235                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
2236                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
2237                 }
2238                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2239         }
2240
2241         /* Account for ranges past physical memory on this node */
2242         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
2243                 hole_pages += range_end_pfn -
2244                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
2245
2246         return hole_pages;
2247 }
2248
2249 /**
2250  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
2251  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
2252  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
2253  *
2254  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
2255  */
2256 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
2257                                                         unsigned long end_pfn)
2258 {
2259         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
2260 }
2261
2262 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
2263 unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
2264                                         unsigned long zone_type,
2265                                         unsigned long *ignored)
2266 {
2267         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2268         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2269
2270         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2271         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
2272                                                         node_start_pfn);
2273         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
2274                                                         node_end_pfn);
2275
2276         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
2277 }
2278
2279 #else
2280 static inline unsigned long zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2281                                         unsigned long zone_type,
2282                                         unsigned long *zones_size)
2283 {
2284         return zones_size[zone_type];
2285 }
2286
2287 static inline unsigned long zone_absent_pages_in_node(int nid,
2288                                                 unsigned long zone_type,
2289                                                 unsigned long *zholes_size)
2290 {
2291         if (!zholes_size)
2292                 return 0;
2293
2294         return zholes_size[zone_type];
2295 }
2296
2297 #endif
2298
2299 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
2300                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2301 {
2302         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
2303         enum zone_type i;
2304
2305         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2306                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2307                                                                 zones_size);
2308         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
2309
2310         realtotalpages = totalpages;
2311         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2312                 realtotalpages -=
2313                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2314                                                                 zholes_size);
2315         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
2316         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
2317                                                         realtotalpages);
2318 }
2319
2320 /*
2321  * Set up the zone data structures:
2322  *   - mark all pages reserved
2323  *   - mark all memory queues empty
2324  *   - clear the memory bitmaps
2325  */
2326 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2327                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2328 {
2329         enum zone_type j;
2330         int nid = pgdat->node_id;
2331         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2332         int ret;
2333
2334         pgdat_resize_init(pgdat);
2335         pgdat->nr_zones = 0;
2336         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2337         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2338         
2339         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2340                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2341                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
2342
2343                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
2344                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
2345                                                                 zholes_size);
2346
2347                 /*
2348                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
2349                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
2350                  * and per-cpu initialisations
2351                  */
2352                 memmap_pages = (size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
2353                 if (realsize >= memmap_pages) {
2354                         realsize -= memmap_pages;
2355                         printk(KERN_DEBUG
2356                                 "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
2357                                 zone_names[j], memmap_pages);
2358                 } else
2359                         printk(KERN_WARNING
2360                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
2361                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
2362
2363                 /* Account for reserved DMA pages */
2364                 if (j == ZONE_DMA && realsize > dma_reserve) {
2365                         realsize -= dma_reserve;
2366                         printk(KERN_DEBUG "  DMA zone: %lu pages reserved\n",
2367                                                                 dma_reserve);
2368                 }
2369
2370                 if (!is_highmem_idx(j))
2371                         nr_kernel_pages += realsize;
2372                 nr_all_pages += realsize;
2373
2374                 zone->spanned_pages = size;
2375                 zone->present_pages = realsize;
2376 #ifdef CONFIG_NUMA
2377                 zone->node = nid;
2378                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2379                                                 / 100;
2380                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2381 #endif
2382                 zone->name = zone_names[j];
2383                 spin_lock_init(&zone->lock);
2384                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2385                 zone_seqlock_init(zone);
2386                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2387                 zone->free_pages = 0;
2388
2389                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2390
2391                 zone_pcp_init(zone);
2392                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2393                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2394                 zone->nr_scan_active = 0;
2395                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2396                 zone->nr_active = 0;
2397                 zone->nr_inactive = 0;
2398                 zap_zone_vm_stats(zone);
2399                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2400                 if (!size)
2401                         continue;
2402
2403                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2404                 BUG_ON(ret);
2405                 zone_start_pfn += size;
2406         }
2407 }
2408
2409 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2410 {
2411         /* Skip empty nodes */
2412         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2413                 return;
2414
2415 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2416         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2417         if (!pgdat->node_mem_map) {
2418                 unsigned long size, start, end;
2419                 struct page *map;
2420
2421                 /*
2422                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2423                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2424                  * for the buddy allocator to function correctly.
2425                  */
2426                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2427                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2428                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2429                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2430                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2431                 if (!map)
2432                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2433                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2434         }
2435 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2436         /*
2437          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2438          */
2439         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
2440                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2441 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2442                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
2443                         mem_map -= pgdat->node_start_pfn;
2444 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
2445         }
2446 #endif
2447 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2448 }
2449
2450 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2451                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2452                 unsigned long *zholes_size)
2453 {
2454         pgdat->node_id = nid;
2455         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2456         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2457
2458         alloc_node_mem_map(pgdat);
2459
2460         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2461 }
2462
2463 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2464 /**
2465  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
2466  * @nid: The node ID the range resides on
2467  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
2468  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
2469  *
2470  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
2471  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
2472  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
2473  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
2474  * the range being registered will be merged with existing ranges.
2475  */
2476 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
2477                                                 unsigned long end_pfn)
2478 {
2479         int i;
2480
2481         printk(KERN_DEBUG "Entering add_active_range(%d, %lu, %lu) "
2482                           "%d entries of %d used\n",
2483                           nid, start_pfn, end_pfn,
2484                           nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
2485
2486         /* Merge with existing active regions if possible */
2487         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2488                 if (early_node_map[i].nid != nid)
2489                         continue;
2490
2491                 /* Skip if an existing region covers this new one */
2492                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
2493                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
2494                         return;
2495
2496                 /* Merge forward if suitable */
2497                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
2498                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
2499                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
2500                         return;
2501                 }
2502
2503                 /* Merge backward if suitable */
2504                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
2505                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
2506                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
2507                         return;
2508                 }
2509         }
2510
2511         /* Check that early_node_map is large enough */
2512         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
2513                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
2514                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
2515                 return;
2516         }
2517
2518         early_node_map[i].nid = nid;
2519         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
2520         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
2521         nr_nodemap_entries = i + 1;
2522 }
2523
2524 /**
2525  * shrink_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
2526  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
2527  * @old_end_pfn: The old end PFN of the range
2528  * @new_end_pfn: The new PFN of the range
2529  *
2530  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
2531  * The map is kept at the end physical page range that has already been
2532  * registered with add_active_range(). This function allows an arch to shrink
2533  * an existing registered range.
2534  */
2535 void __init shrink_active_range(unsigned int nid, unsigned long old_end_pfn,
2536                                                 unsigned long new_end_pfn)
2537 {
2538         int i;
2539
2540         /* Find the old active region end and shrink */
2541         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2542                 if (early_node_map[i].end_pfn == old_end_pfn) {
2543                         early_node_map[i].end_pfn = new_end_pfn;
2544                         break;
2545                 }
2546 }
2547
2548 /**
2549  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
2550  *
2551  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
2552  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
2553  * all currently registered regions.
2554  */
2555 void __init remove_all_active_ranges(void)
2556 {
2557         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
2558         nr_nodemap_entries = 0;
2559 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2560         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
2561         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
2562 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
2563 }
2564
2565 /* Compare two active node_active_regions */
2566 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
2567 {
2568         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
2569         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
2570
2571         /* Done this way to avoid overflows */
2572         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
2573                 return 1;
2574         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
2575                 return -1;
2576
2577         return 0;
2578 }
2579
2580 /* sort the node_map by start_pfn */
2581 static void __init sort_node_map(void)
2582 {
2583         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
2584                         sizeof(struct node_active_region),
2585                         cmp_node_active_region, NULL);
2586 }
2587
2588 /* Find the lowest pfn for a node. This depends on a sorted early_node_map */
2589 unsigned long __init find_min_pfn_for_node(unsigned long nid)
2590 {
2591         int i;
2592
2593         /* Regions in the early_node_map can be in any order */
2594         sort_node_map();
2595
2596         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
2597         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2598                 return early_node_map[i].start_pfn;
2599
2600         printk(KERN_WARNING "Could not find start_pfn for node %lu\n", nid);
2601         return 0;
2602 }
2603
2604 /**
2605  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
2606  *
2607  * It returns the minimum PFN based on information provided via
2608  * add_active_range().
2609  */
2610 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
2611 {
2612         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
2613 }
2614
2615 /**
2616  * find_max_pfn_with_active_regions - Find the maximum PFN registered
2617  *
2618  * It returns the maximum PFN based on information provided via
2619  * add_active_range().
2620  */
2621 unsigned long __init find_max_pfn_with_active_regions(void)
2622 {
2623         int i;
2624         unsigned long max_pfn = 0;
2625
2626         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2627                 max_pfn = max(max_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2628
2629         return max_pfn;
2630 }
2631
2632 /**
2633  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
2634  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
2635  *
2636  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
2637  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
2638  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
2639  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
2640  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
2641  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
2642  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
2643  * at arch_max_dma_pfn.
2644  */
2645 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
2646 {
2647         unsigned long nid;
2648         enum zone_type i;
2649
2650         /* Record where the zone boundaries are */
2651         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
2652                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
2653         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
2654                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
2655         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
2656         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
2657         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2658                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
2659                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
2660                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
2661                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
2662         }
2663
2664         /* Print out the zone ranges */
2665         printk("Zone PFN ranges:\n");
2666         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2667                 printk("  %-8s %8lu -> %8lu\n",
2668                                 zone_names[i],
2669                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
2670                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
2671
2672         /* Print out the early_node_map[] */
2673         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
2674         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2675                 printk("  %3d: %8lu -> %8lu\n", early_node_map[i].nid,
2676                                                 early_node_map[i].start_pfn,
2677                                                 early_node_map[i].end_pfn);
2678
2679         /* Initialise every node */
2680         for_each_online_node(nid) {
2681                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2682                 free_area_init_node(nid, pgdat, NULL,
2683                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
2684         }
2685 }
2686 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
2687
2688 /**
2689  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
2690  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
2691  *
2692  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
2693  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
2694  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
2695  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
2696  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
2697  * smaller per-cpu batchsize.
2698  */
2699 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
2700 {
2701         dma_reserve = new_dma_reserve;
2702 }
2703
2704 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2705 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2706 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2707
2708 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2709 #endif
2710
2711 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2712 {
2713         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2714                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2715 }
2716
2717 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2718 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2719                                  unsigned long action, void *hcpu)
2720 {
2721         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2722
2723         if (action == CPU_DEAD) {
2724                 local_irq_disable();
2725                 __drain_pages(cpu);
2726                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2727                 local_irq_enable();
2728                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2729         }
2730         return NOTIFY_OK;
2731 }
2732 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2733
2734 void __init page_alloc_init(void)
2735 {
2736         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2737 }
2738
2739 /*
2740  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2741  *      or min_free_kbytes changes.
2742  */
2743 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2744 {
2745         struct pglist_data *pgdat;
2746         unsigned long reserve_pages = 0;
2747         enum zone_type i, j;
2748
2749         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2750                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2751                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2752                         unsigned long max = 0;
2753
2754                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2755                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2756                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2757                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2758                         }
2759
2760                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2761                         max += zone->pages_high;
2762
2763                         if (max > zone->present_pages)
2764                                 max = zone->present_pages;
2765                         reserve_pages += max;
2766                 }
2767         }
2768         totalreserve_pages = reserve_pages;
2769 }
2770
2771 /*
2772  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2773  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2774  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2775  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2776  */
2777 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2778 {
2779         struct pglist_data *pgdat;
2780         enum zone_type j, idx;
2781
2782         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2783                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2784                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2785                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2786
2787                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2788
2789                         idx = j;
2790                         while (idx) {
2791                                 struct zone *lower_zone;
2792
2793                                 idx--;
2794
2795                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2796                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2797
2798                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2799                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2800                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2801                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2802                         }
2803                 }
2804         }
2805
2806         /* update totalreserve_pages */
2807         calculate_totalreserve_pages();
2808 }
2809
2810 /**
2811  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
2812  *
2813  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
2814  * with respect to min_free_kbytes.
2815  */
2816 void setup_per_zone_pages_min(void)
2817 {
2818         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2819         unsigned long lowmem_pages = 0;
2820         struct zone *zone;
2821         unsigned long flags;
2822
2823         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2824         for_each_zone(zone) {
2825                 if (!is_highmem(zone))
2826                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2827         }
2828
2829         for_each_zone(zone) {
2830                 u64 tmp;
2831
2832                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2833                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2834                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2835                 if (is_highmem(zone)) {
2836                         /*
2837                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2838                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2839                          * value here.
2840                          *
2841                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2842                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2843                          * not be capped for highmem.
2844                          */
2845                         int min_pages;
2846
2847                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2848                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2849                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2850                         if (min_pages > 128)
2851                                 min_pages = 128;
2852                         zone->pages_min = min_pages;
2853                 } else {
2854                         /*
2855                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2856                          * proportionate to the zone's size.
2857                          */
2858                         zone->pages_min = tmp;
2859                 }
2860
2861                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2862                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2863                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2864         }
2865
2866         /* update totalreserve_pages */
2867         calculate_totalreserve_pages();
2868 }
2869
2870 /*
2871  * Initialise min_free_kbytes.
2872  *
2873  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2874  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2875  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2876  *
2877  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2878  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2879  *
2880  * which yields
2881  *
2882  * 16MB:        512k
2883  * 32MB:        724k
2884  * 64MB:        1024k
2885  * 128MB:       1448k
2886  * 256MB:       2048k
2887  * 512MB:       2896k
2888  * 1024MB:      4096k
2889  * 2048MB:      5792k
2890  * 4096MB:      8192k
2891  * 8192MB:      11584k
2892  * 16384MB:     16384k
2893  */
2894 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2895 {
2896         unsigned long lowmem_kbytes;
2897
2898         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2899
2900         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2901         if (min_free_kbytes < 128)
2902                 min_free_kbytes = 128;
2903         if (min_free_kbytes > 65536)
2904                 min_free_kbytes = 65536;
2905         setup_per_zone_pages_min();
2906         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2907         return 0;
2908 }
2909 module_init(init_per_zone_pages_min)
2910
2911 /*
2912  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2913  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2914  *      changes.
2915  */
2916 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2917         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2918 {
2919         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2920         setup_per_zone_pages_min();
2921         return 0;
2922 }
2923
2924 #ifdef CONFIG_NUMA
2925 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2926         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2927 {
2928         struct zone *zone;
2929         int rc;
2930
2931         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2932         if (rc)
2933                 return rc;
2934
2935         for_each_zone(zone)
2936                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
2937                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2938         return 0;
2939 }
2940
2941 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2942         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2943 {
2944         struct zone *zone;
2945         int rc;
2946
2947         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2948         if (rc)
2949                 return rc;
2950
2951         for_each_zone(zone)
2952                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
2953                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2954         return 0;
2955 }
2956 #endif
2957
2958 /*
2959  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2960  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2961  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2962  *
2963  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2964  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2965  * if in function of the boot time zone sizes.
2966  */
2967 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2968         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2969 {
2970         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2971         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2972         return 0;
2973 }
2974
2975 /*
2976  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2977  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2978  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2979  */
2980
2981 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2982         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2983 {
2984         struct zone *zone;
2985         unsigned int cpu;
2986         int ret;
2987
2988         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2989         if (!write || (ret == -EINVAL))
2990                 return ret;
2991         for_each_zone(zone) {
2992                 for_each_online_cpu(cpu) {
2993                         unsigned long  high;
2994                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2995                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2996                 }
2997         }
2998         return 0;
2999 }
3000
3001 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
3002
3003 #ifdef CONFIG_NUMA
3004 static int __init set_hashdist(char *str)
3005 {
3006         if (!str)
3007                 return 0;
3008         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
3009         return 1;
3010 }
3011 __setup("hashdist=", set_hashdist);
3012 #endif
3013
3014 /*
3015  * allocate a large system hash table from bootmem
3016  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
3017  *   quantity of entries
3018  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
3019  */
3020 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
3021                                      unsigned long bucketsize,
3022                                      unsigned long numentries,
3023                                      int scale,
3024                                      int flags,
3025                                      unsigned int *_hash_shift,
3026                                      unsigned int *_hash_mask,
3027                                      unsigned long limit)
3028 {
3029         unsigned long long max = limit;
3030         unsigned long log2qty, size;
3031         void *table = NULL;
3032
3033         /* allow the kernel cmdline to have a say */
3034         if (!numentries) {
3035                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
3036                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
3037                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
3038                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
3039                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
3040
3041                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
3042                 if (scale > PAGE_SHIFT)
3043                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
3044                 else
3045                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
3046         }
3047         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
3048
3049         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
3050         if (max == 0) {
3051                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
3052                 do_div(max, bucketsize);
3053         }
3054
3055         if (numentries > max)
3056                 numentries = max;
3057
3058         log2qty = long_log2(numentries);
3059
3060         do {
3061                 size = bucketsize << log2qty;
3062                 if (flags & HASH_EARLY)
3063                         table = alloc_bootmem(size);
3064                 else if (hashdist)
3065                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
3066                 else {
3067                         unsigned long order;
3068                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
3069                                 ;
3070                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
3071                 }
3072         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
3073
3074         if (!table)
3075                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
3076
3077         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
3078                tablename,
3079                (1U << log2qty),
3080                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
3081                size);
3082
3083         if (_hash_shift)
3084                 *_hash_shift = log2qty;
3085         if (_hash_mask)
3086                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
3087
3088         return table;
3089 }
3090
3091 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
3092 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
3093 {
3094         return __pfn_to_page(pfn);
3095 }
3096 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
3097 {
3098         return __page_to_pfn(page);
3099 }
3100 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
3101 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
3102 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */
3103
3104 #if MAX_NUMNODES > 1
3105 /*
3106  * Find the highest possible node id.
3107  */
3108 int highest_possible_node_id(void)
3109 {
3110         unsigned int node;
3111         unsigned int highest = 0;
3112
3113         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3114                 highest = node;
3115         return highest;
3116 }
3117 EXPORT_SYMBOL(highest_possible_node_id);
3118 #endif