59d2e88fb47ceb80a5549c5d69d9c1788ecefe41
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51 #include <trace/events/kmem.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55 #include "internal.h"
56
57 /*
58  * Array of node states.
59  */
60 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
61         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
62         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifndef CONFIG_NUMA
64         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
66         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif
68         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
69 #endif  /* NUMA */
70 };
71 EXPORT_SYMBOL(node_states);
72
73 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
74 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
75 int percpu_pagelist_fraction;
76 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
77
78 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
79 int pageblock_order __read_mostly;
80 #endif
81
82 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
83
84 /*
85  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
86  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
87  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
88  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
89  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
90  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
91  *
92  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
93  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
94  */
95 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
96 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
97          256,
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
100          256,
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
103          32,
104 #endif
105          32,
106 };
107
108 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
109
110 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
112          "DMA",
113 #endif
114 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
115          "DMA32",
116 #endif
117          "Normal",
118 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
119          "HighMem",
120 #endif
121          "Movable",
122 };
123
124 int min_free_kbytes = 1024;
125
126 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
127 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
128 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
129
130 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
131   /*
132    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
133    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
134    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
135    * so the number of times add_active_range() can be called is
136    * related to the number of nodes and the number of holes
137    */
138   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
140     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
141   #else
142     #if MAX_NUMNODES >= 32
143       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
144       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
145     #else
146       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
147       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
148     #endif
149   #endif
150
151   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
152   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
153   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
156   static unsigned long __initdata required_movablecore;
157   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
158
159   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
160   int movable_zone;
161   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
162 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
163
164 #if MAX_NUMNODES > 1
165 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
166 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
167 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
168 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
169 #endif
170
171 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
172
173 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
174 {
175
176         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
177                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
178
179         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
180                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
181 }
182
183 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
184
185 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
186 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
187 {
188         int ret = 0;
189         unsigned seq;
190         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
191
192         do {
193                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
194                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
195                         ret = 1;
196                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
197                         ret = 1;
198         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
199
200         return ret;
201 }
202
203 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
204 {
205         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
206                 return 0;
207         if (zone != page_zone(page))
208                 return 0;
209
210         return 1;
211 }
212 /*
213  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
214  */
215 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
216 {
217         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
218                 return 1;
219         if (!page_is_consistent(zone, page))
220                 return 1;
221
222         return 0;
223 }
224 #else
225 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
226 {
227         return 0;
228 }
229 #endif
230
231 static void bad_page(struct page *page)
232 {
233         static unsigned long resume;
234         static unsigned long nr_shown;
235         static unsigned long nr_unshown;
236
237         /* Don't complain about poisoned pages */
238         if (PageHWPoison(page)) {
239                 __ClearPageBuddy(page);
240                 return;
241         }
242
243         /*
244          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
245          * or allow a steady drip of one report per second.
246          */
247         if (nr_shown == 60) {
248                 if (time_before(jiffies, resume)) {
249                         nr_unshown++;
250                         goto out;
251                 }
252                 if (nr_unshown) {
253                         printk(KERN_ALERT
254                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
255                                 nr_unshown);
256                         nr_unshown = 0;
257                 }
258                 nr_shown = 0;
259         }
260         if (nr_shown++ == 0)
261                 resume = jiffies + 60 * HZ;
262
263         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
264                 current->comm, page_to_pfn(page));
265         printk(KERN_ALERT
266                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
267                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
268                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
269
270         dump_stack();
271 out:
272         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
273         __ClearPageBuddy(page);
274         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
275 }
276
277 /*
278  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
279  *
280  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
281  *
282  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
283  *
284  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
285  * the head page (even the head page has this).
286  *
287  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
288  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
289  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
290  */
291
292 static void free_compound_page(struct page *page)
293 {
294         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
295 }
296
297 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
298 {
299         int i;
300         int nr_pages = 1 << order;
301
302         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
303         set_compound_order(page, order);
304         __SetPageHead(page);
305         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
306                 struct page *p = page + i;
307
308                 __SetPageTail(p);
309                 p->first_page = page;
310         }
311 }
312
313 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
314 {
315         int i;
316         int nr_pages = 1 << order;
317         int bad = 0;
318
319         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
320             unlikely(!PageHead(page))) {
321                 bad_page(page);
322                 bad++;
323         }
324
325         __ClearPageHead(page);
326
327         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
328                 struct page *p = page + i;
329
330                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
331                         bad_page(page);
332                         bad++;
333                 }
334                 __ClearPageTail(p);
335         }
336
337         return bad;
338 }
339
340 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
341 {
342         int i;
343
344         /*
345          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
346          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
347          */
348         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
349         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
350                 clear_highpage(page + i);
351 }
352
353 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
354 {
355         set_page_private(page, order);
356         __SetPageBuddy(page);
357 }
358
359 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
360 {
361         __ClearPageBuddy(page);
362         set_page_private(page, 0);
363 }
364
365 /*
366  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
367  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
368  *
369  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
370  * the following equation:
371  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
372  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
373  * 1 buddy is #10:
374  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
375  *
376  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
377  * satisfies the following equation:
378  *     P = B & ~(1 << O)
379  *
380  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
381  */
382 static inline struct page *
383 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
384 {
385         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
386
387         return page + (buddy_idx - page_idx);
388 }
389
390 static inline unsigned long
391 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
392 {
393         return (page_idx & ~(1 << order));
394 }
395
396 /*
397  * This function checks whether a page is free && is the buddy
398  * we can do coalesce a page and its buddy if
399  * (a) the buddy is not in a hole &&
400  * (b) the buddy is in the buddy system &&
401  * (c) a page and its buddy have the same order &&
402  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
403  *
404  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
405  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
406  *
407  * For recording page's order, we use page_private(page).
408  */
409 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
410                                                                 int order)
411 {
412         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
413                 return 0;
414
415         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
416                 return 0;
417
418         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
419                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
420                 return 1;
421         }
422         return 0;
423 }
424
425 /*
426  * Freeing function for a buddy system allocator.
427  *
428  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
429  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
430  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
431  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
432  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
433  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
434  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
435  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
436  * parts of the VM system.
437  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
438  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
439  * order is recorded in page_private(page) field.
440  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
441  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
442  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
443  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
444  * triggers coalescing into a block of larger size.            
445  *
446  * -- wli
447  */
448
449 static inline void __free_one_page(struct page *page,
450                 struct zone *zone, unsigned int order,
451                 int migratetype)
452 {
453         unsigned long page_idx;
454
455         if (unlikely(PageCompound(page)))
456                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
457                         return;
458
459         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
460
461         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
462
463         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
464         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
465
466         while (order < MAX_ORDER-1) {
467                 unsigned long combined_idx;
468                 struct page *buddy;
469
470                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
471                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
472                         break;
473
474                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
475                 list_del(&buddy->lru);
476                 zone->free_area[order].nr_free--;
477                 rmv_page_order(buddy);
478                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
479                 page = page + (combined_idx - page_idx);
480                 page_idx = combined_idx;
481                 order++;
482         }
483         set_page_order(page, order);
484         list_add(&page->lru,
485                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
486         zone->free_area[order].nr_free++;
487 }
488
489 /*
490  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
491  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
492  * free_pages_check() will verify...
493  */
494 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
495 {
496         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
497         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
498 }
499
500 static inline int free_pages_check(struct page *page)
501 {
502         if (unlikely(page_mapcount(page) |
503                 (page->mapping != NULL)  |
504                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
505                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
506                 bad_page(page);
507                 return 1;
508         }
509         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
510                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
511         return 0;
512 }
513
514 /*
515  * Frees a number of pages from the PCP lists
516  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
517  * count is the number of pages to free.
518  *
519  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
520  * see if this freeing clears that state.
521  *
522  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
523  * pinned" detection logic.
524  */
525 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
526                                         struct per_cpu_pages *pcp)
527 {
528         int migratetype = 0;
529         int batch_free = 0;
530
531         spin_lock(&zone->lock);
532         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
533         zone->pages_scanned = 0;
534
535         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
536         while (count) {
537                 struct page *page;
538                 struct list_head *list;
539
540                 /*
541                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
542                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
543                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
544                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
545                  * lists
546                  */
547                 do {
548                         batch_free++;
549                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
550                                 migratetype = 0;
551                         list = &pcp->lists[migratetype];
552                 } while (list_empty(list));
553
554                 do {
555                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
556                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
557                         list_del(&page->lru);
558                         __free_one_page(page, zone, 0, migratetype);
559                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, migratetype);
560                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
561         }
562         spin_unlock(&zone->lock);
563 }
564
565 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
566                                 int migratetype)
567 {
568         spin_lock(&zone->lock);
569         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
570         zone->pages_scanned = 0;
571
572         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
573         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
574         spin_unlock(&zone->lock);
575 }
576
577 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
578 {
579         unsigned long flags;
580         int i;
581         int bad = 0;
582         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
583
584         kmemcheck_free_shadow(page, order);
585
586         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
587                 bad += free_pages_check(page + i);
588         if (bad)
589                 return;
590
591         if (!PageHighMem(page)) {
592                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
593                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
594                                            PAGE_SIZE << order);
595         }
596         arch_free_page(page, order);
597         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
598
599         local_irq_save(flags);
600         if (unlikely(wasMlocked))
601                 free_page_mlock(page);
602         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
603         free_one_page(page_zone(page), page, order,
604                                         get_pageblock_migratetype(page));
605         local_irq_restore(flags);
606 }
607
608 /*
609  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
610  */
611 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
612 {
613         if (order == 0) {
614                 __ClearPageReserved(page);
615                 set_page_count(page, 0);
616                 set_page_refcounted(page);
617                 __free_page(page);
618         } else {
619                 int loop;
620
621                 prefetchw(page);
622                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
623                         struct page *p = &page[loop];
624
625                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
626                                 prefetchw(p + 1);
627                         __ClearPageReserved(p);
628                         set_page_count(p, 0);
629                 }
630
631                 set_page_refcounted(page);
632                 __free_pages(page, order);
633         }
634 }
635
636
637 /*
638  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
639  * Please do not alter this order without good reasons and regression
640  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
641  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
642  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
643  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
644  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
645  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
646  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
647  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
648  *
649  * -- wli
650  */
651 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
652         int low, int high, struct free_area *area,
653         int migratetype)
654 {
655         unsigned long size = 1 << high;
656
657         while (high > low) {
658                 area--;
659                 high--;
660                 size >>= 1;
661                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
662                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
663                 area->nr_free++;
664                 set_page_order(&page[size], high);
665         }
666 }
667
668 /*
669  * This page is about to be returned from the page allocator
670  */
671 static inline int check_new_page(struct page *page)
672 {
673         if (unlikely(page_mapcount(page) |
674                 (page->mapping != NULL)  |
675                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
676                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
677                 bad_page(page);
678                 return 1;
679         }
680         return 0;
681 }
682
683 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
684 {
685         int i;
686
687         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
688                 struct page *p = page + i;
689                 if (unlikely(check_new_page(p)))
690                         return 1;
691         }
692
693         set_page_private(page, 0);
694         set_page_refcounted(page);
695
696         arch_alloc_page(page, order);
697         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
698
699         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
700                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
701
702         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
703                 prep_compound_page(page, order);
704
705         return 0;
706 }
707
708 /*
709  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
710  * the smallest available page from the freelists
711  */
712 static inline
713 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
714                                                 int migratetype)
715 {
716         unsigned int current_order;
717         struct free_area * area;
718         struct page *page;
719
720         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
721         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
722                 area = &(zone->free_area[current_order]);
723                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
724                         continue;
725
726                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
727                                                         struct page, lru);
728                 list_del(&page->lru);
729                 rmv_page_order(page);
730                 area->nr_free--;
731                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
732                 return page;
733         }
734
735         return NULL;
736 }
737
738
739 /*
740  * This array describes the order lists are fallen back to when
741  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
742  */
743 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
744         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
745         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
746         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
747         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
748 };
749
750 /*
751  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
752  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
753  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
754  */
755 static int move_freepages(struct zone *zone,
756                           struct page *start_page, struct page *end_page,
757                           int migratetype)
758 {
759         struct page *page;
760         unsigned long order;
761         int pages_moved = 0;
762
763 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
764         /*
765          * page_zone is not safe to call in this context when
766          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
767          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
768          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
769          * grouping pages by mobility
770          */
771         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
772 #endif
773
774         for (page = start_page; page <= end_page;) {
775                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
776                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
777
778                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
779                         page++;
780                         continue;
781                 }
782
783                 if (!PageBuddy(page)) {
784                         page++;
785                         continue;
786                 }
787
788                 order = page_order(page);
789                 list_del(&page->lru);
790                 list_add(&page->lru,
791                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
792                 page += 1 << order;
793                 pages_moved += 1 << order;
794         }
795
796         return pages_moved;
797 }
798
799 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
800                                 int migratetype)
801 {
802         unsigned long start_pfn, end_pfn;
803         struct page *start_page, *end_page;
804
805         start_pfn = page_to_pfn(page);
806         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
807         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
808         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
809         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
810
811         /* Do not cross zone boundaries */
812         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
813                 start_page = page;
814         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
815                 return 0;
816
817         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
818 }
819
820 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
821                                         int start_order, int migratetype)
822 {
823         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
824
825         while (nr_pageblocks--) {
826                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
827                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
828         }
829 }
830
831 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
832 static inline struct page *
833 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
834 {
835         struct free_area * area;
836         int current_order;
837         struct page *page;
838         int migratetype, i;
839
840         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
841         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
842                                                 --current_order) {
843                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
844                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
845
846                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
847                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
848                                 continue;
849
850                         area = &(zone->free_area[current_order]);
851                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
852                                 continue;
853
854                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
855                                         struct page, lru);
856                         area->nr_free--;
857
858                         /*
859                          * If breaking a large block of pages, move all free
860                          * pages to the preferred allocation list. If falling
861                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
862                          * agressive about taking ownership of free pages
863                          */
864                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
865                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
866                                         page_group_by_mobility_disabled) {
867                                 unsigned long pages;
868                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
869                                                                 start_migratetype);
870
871                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
872                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
873                                                 page_group_by_mobility_disabled)
874                                         set_pageblock_migratetype(page,
875                                                                 start_migratetype);
876
877                                 migratetype = start_migratetype;
878                         }
879
880                         /* Remove the page from the freelists */
881                         list_del(&page->lru);
882                         rmv_page_order(page);
883
884                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
885                         if (current_order >= pageblock_order)
886                                 change_pageblock_range(page, current_order,
887                                                         start_migratetype);
888
889                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
890
891                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
892                                 start_migratetype, migratetype);
893
894                         return page;
895                 }
896         }
897
898         return NULL;
899 }
900
901 /*
902  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
903  * Call me with the zone->lock already held.
904  */
905 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
906                                                 int migratetype)
907 {
908         struct page *page;
909
910 retry_reserve:
911         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
912
913         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
914                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
915
916                 /*
917                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
918                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
919                  * and we want just one call site
920                  */
921                 if (!page) {
922                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
923                         goto retry_reserve;
924                 }
925         }
926
927         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
928         return page;
929 }
930
931 /* 
932  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
933  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
934  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
935  */
936 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
937                         unsigned long count, struct list_head *list,
938                         int migratetype, int cold)
939 {
940         int i;
941         
942         spin_lock(&zone->lock);
943         for (i = 0; i < count; ++i) {
944                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
945                 if (unlikely(page == NULL))
946                         break;
947
948                 /*
949                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
950                  * in physical page order. The page is added to the callers and
951                  * list and the list head then moves forward. From the callers
952                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
953                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
954                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
955                  * properly.
956                  */
957                 if (likely(cold == 0))
958                         list_add(&page->lru, list);
959                 else
960                         list_add_tail(&page->lru, list);
961                 set_page_private(page, migratetype);
962                 list = &page->lru;
963         }
964         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
965         spin_unlock(&zone->lock);
966         return i;
967 }
968
969 #ifdef CONFIG_NUMA
970 /*
971  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
972  * currently executing processor on remote nodes after they have
973  * expired.
974  *
975  * Note that this function must be called with the thread pinned to
976  * a single processor.
977  */
978 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
979 {
980         unsigned long flags;
981         int to_drain;
982
983         local_irq_save(flags);
984         if (pcp->count >= pcp->batch)
985                 to_drain = pcp->batch;
986         else
987                 to_drain = pcp->count;
988         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
989         pcp->count -= to_drain;
990         local_irq_restore(flags);
991 }
992 #endif
993
994 /*
995  * Drain pages of the indicated processor.
996  *
997  * The processor must either be the current processor and the
998  * thread pinned to the current processor or a processor that
999  * is not online.
1000  */
1001 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1002 {
1003         unsigned long flags;
1004         struct zone *zone;
1005
1006         for_each_populated_zone(zone) {
1007                 struct per_cpu_pageset *pset;
1008                 struct per_cpu_pages *pcp;
1009
1010                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
1011
1012                 pcp = &pset->pcp;
1013                 local_irq_save(flags);
1014                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1015                 pcp->count = 0;
1016                 local_irq_restore(flags);
1017         }
1018 }
1019
1020 /*
1021  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1022  */
1023 void drain_local_pages(void *arg)
1024 {
1025         drain_pages(smp_processor_id());
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1030  */
1031 void drain_all_pages(void)
1032 {
1033         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1034 }
1035
1036 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1037
1038 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1039 {
1040         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1041         unsigned long flags;
1042         int order, t;
1043         struct list_head *curr;
1044
1045         if (!zone->spanned_pages)
1046                 return;
1047
1048         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1049
1050         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1051         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1052                 if (pfn_valid(pfn)) {
1053                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1054
1055                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1056                                 swsusp_unset_page_free(page);
1057                 }
1058
1059         for_each_migratetype_order(order, t) {
1060                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1061                         unsigned long i;
1062
1063                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1064                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1065                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1066                 }
1067         }
1068         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1069 }
1070 #endif /* CONFIG_PM */
1071
1072 /*
1073  * Free a 0-order page
1074  */
1075 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1076 {
1077         struct zone *zone = page_zone(page);
1078         struct per_cpu_pages *pcp;
1079         unsigned long flags;
1080         int migratetype;
1081         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1082
1083         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1084
1085         if (PageAnon(page))
1086                 page->mapping = NULL;
1087         if (free_pages_check(page))
1088                 return;
1089
1090         if (!PageHighMem(page)) {
1091                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1092                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1093         }
1094         arch_free_page(page, 0);
1095         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1096
1097         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1098         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1099         set_page_private(page, migratetype);
1100         local_irq_save(flags);
1101         if (unlikely(wasMlocked))
1102                 free_page_mlock(page);
1103         __count_vm_event(PGFREE);
1104
1105         /*
1106          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1107          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1108          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1109          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1110          * excessively into the page allocator
1111          */
1112         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1113                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1114                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1115                         goto out;
1116                 }
1117                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1118         }
1119
1120         if (cold)
1121                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1122         else
1123                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1124         pcp->count++;
1125         if (pcp->count >= pcp->high) {
1126                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1127                 pcp->count -= pcp->batch;
1128         }
1129
1130 out:
1131         local_irq_restore(flags);
1132         put_cpu();
1133 }
1134
1135 void free_hot_page(struct page *page)
1136 {
1137         trace_mm_page_free_direct(page, 0);
1138         free_hot_cold_page(page, 0);
1139 }
1140         
1141 /*
1142  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1143  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1144  * Each sub-page must be freed individually.
1145  *
1146  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1147  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1148  */
1149 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1150 {
1151         int i;
1152
1153         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1154         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1155
1156 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1157         /*
1158          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1159          * otherwise free the whole shadow.
1160          */
1161         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1162                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1163 #endif
1164
1165         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1166                 set_page_refcounted(page + i);
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1171  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1172  * or two.
1173  */
1174 static inline
1175 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1176                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1177                         int migratetype)
1178 {
1179         unsigned long flags;
1180         struct page *page;
1181         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1182         int cpu;
1183
1184 again:
1185         cpu  = get_cpu();
1186         if (likely(order == 0)) {
1187                 struct per_cpu_pages *pcp;
1188                 struct list_head *list;
1189
1190                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1191                 list = &pcp->lists[migratetype];
1192                 local_irq_save(flags);
1193                 if (list_empty(list)) {
1194                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1195                                         pcp->batch, list,
1196                                         migratetype, cold);
1197                         if (unlikely(list_empty(list)))
1198                                 goto failed;
1199                 }
1200
1201                 if (cold)
1202                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1203                 else
1204                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1205
1206                 list_del(&page->lru);
1207                 pcp->count--;
1208         } else {
1209                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1210                         /*
1211                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1212                          *
1213                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1214                          * properly detect and handle allocation failures.
1215                          *
1216                          * We most definitely don't want callers attempting to
1217                          * allocate greater than order-1 page units with
1218                          * __GFP_NOFAIL.
1219                          */
1220                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1221                 }
1222                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1223                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1224                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1225                 spin_unlock(&zone->lock);
1226                 if (!page)
1227                         goto failed;
1228         }
1229
1230         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1231         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1232         local_irq_restore(flags);
1233         put_cpu();
1234
1235         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1236         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1237                 goto again;
1238         return page;
1239
1240 failed:
1241         local_irq_restore(flags);
1242         put_cpu();
1243         return NULL;
1244 }
1245
1246 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1247 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1248 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1249 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1250 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1251
1252 /* Mask to get the watermark bits */
1253 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1254
1255 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1256 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1257 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1258
1259 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1260
1261 static struct fail_page_alloc_attr {
1262         struct fault_attr attr;
1263
1264         u32 ignore_gfp_highmem;
1265         u32 ignore_gfp_wait;
1266         u32 min_order;
1267
1268 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1269
1270         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1271         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1272         struct dentry *min_order_file;
1273
1274 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1275
1276 } fail_page_alloc = {
1277         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1278         .ignore_gfp_wait = 1,
1279         .ignore_gfp_highmem = 1,
1280         .min_order = 1,
1281 };
1282
1283 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1284 {
1285         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1286 }
1287 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1288
1289 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1290 {
1291         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1292                 return 0;
1293         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1294                 return 0;
1295         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1296                 return 0;
1297         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1298                 return 0;
1299
1300         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1301 }
1302
1303 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1304
1305 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1306 {
1307         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1308         struct dentry *dir;
1309         int err;
1310
1311         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1312                                        "fail_page_alloc");
1313         if (err)
1314                 return err;
1315         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1316
1317         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1318                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1319                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1320
1321         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1322                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1323                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1324         fail_page_alloc.min_order_file =
1325                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1326                                    &fail_page_alloc.min_order);
1327
1328         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1329             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1330             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1331                 err = -ENOMEM;
1332                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1333                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1334                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1335                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1336         }
1337
1338         return err;
1339 }
1340
1341 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1342
1343 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1344
1345 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1346
1347 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1348 {
1349         return 0;
1350 }
1351
1352 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1353
1354 /*
1355  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1356  * of the allocation.
1357  */
1358 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1359                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1360 {
1361         /* free_pages my go negative - that's OK */
1362         long min = mark;
1363         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1364         int o;
1365
1366         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1367                 min -= min / 2;
1368         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1369                 min -= min / 4;
1370
1371         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1372                 return 0;
1373         for (o = 0; o < order; o++) {
1374                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1375                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1376
1377                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1378                 min >>= 1;
1379
1380                 if (free_pages <= min)
1381                         return 0;
1382         }
1383         return 1;
1384 }
1385
1386 #ifdef CONFIG_NUMA
1387 /*
1388  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1389  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1390  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1391  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1392  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1393  *
1394  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1395  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1396  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1397  *
1398  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1399  * nothing and returns NULL.
1400  *
1401  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1402  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1403  *
1404  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1405  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1406  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1407  * quickly as we can.
1408  */
1409 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1410 {
1411         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1412         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1413
1414         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1415         if (!zlc)
1416                 return NULL;
1417
1418         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1419                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1420                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1421         }
1422
1423         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1424                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1425                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1426         return allowednodes;
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1431  * if it is worth looking at further for free memory:
1432  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1433  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1434  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1435  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1436  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1437  * else return false (zero) if it is not.
1438  *
1439  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1440  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1441  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1442  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1443  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1444  * into the second scan of the zonelist.
1445  *
1446  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1447  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1448  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1449  * unturned looking for a free page.
1450  */
1451 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1452                                                 nodemask_t *allowednodes)
1453 {
1454         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1455         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1456         int n;                          /* node that zone *z is on */
1457
1458         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1459         if (!zlc)
1460                 return 1;
1461
1462         i = z - zonelist->_zonerefs;
1463         n = zlc->z_to_n[i];
1464
1465         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1466         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1471  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1472  * from that zone don't waste time re-examining it.
1473  */
1474 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1475 {
1476         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1477         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1478
1479         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1480         if (!zlc)
1481                 return;
1482
1483         i = z - zonelist->_zonerefs;
1484
1485         set_bit(i, zlc->fullzones);
1486 }
1487
1488 #else   /* CONFIG_NUMA */
1489
1490 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1491 {
1492         return NULL;
1493 }
1494
1495 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1496                                 nodemask_t *allowednodes)
1497 {
1498         return 1;
1499 }
1500
1501 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1502 {
1503 }
1504 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1505
1506 /*
1507  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1508  * a page.
1509  */
1510 static struct page *
1511 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1512                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1513                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1514 {
1515         struct zoneref *z;
1516         struct page *page = NULL;
1517         int classzone_idx;
1518         struct zone *zone;
1519         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1520         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1521         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1522
1523         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1524 zonelist_scan:
1525         /*
1526          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1527          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1528          */
1529         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1530                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1531                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1532                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1533                                 continue;
1534                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1535                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1536                                 goto try_next_zone;
1537
1538                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1539                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1540                         unsigned long mark;
1541                         int ret;
1542
1543                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1544                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1545                                     classzone_idx, alloc_flags))
1546                                 goto try_this_zone;
1547
1548                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1549                                 goto this_zone_full;
1550
1551                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1552                         switch (ret) {
1553                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1554                                 /* did not scan */
1555                                 goto try_next_zone;
1556                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1557                                 /* scanned but unreclaimable */
1558                                 goto this_zone_full;
1559                         default:
1560                                 /* did we reclaim enough */
1561                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1562                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1563                                         goto this_zone_full;
1564                         }
1565                 }
1566
1567 try_this_zone:
1568                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1569                                                 gfp_mask, migratetype);
1570                 if (page)
1571                         break;
1572 this_zone_full:
1573                 if (NUMA_BUILD)
1574                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1575 try_next_zone:
1576                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1577                         /*
1578                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1579                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1580                          */
1581                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1582                         zlc_active = 1;
1583                         did_zlc_setup = 1;
1584                 }
1585         }
1586
1587         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1588                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1589                 zlc_active = 0;
1590                 goto zonelist_scan;
1591         }
1592         return page;
1593 }
1594
1595 static inline int
1596 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1597                                 unsigned long pages_reclaimed)
1598 {
1599         /* Do not loop if specifically requested */
1600         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1601                 return 0;
1602
1603         /*
1604          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1605          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1606          * implementations.
1607          */
1608         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1609                 return 1;
1610
1611         /*
1612          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1613          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1614          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1615          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1616          * allocation still fails, we stop retrying.
1617          */
1618         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1619                 return 1;
1620
1621         /*
1622          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1623          * explicitly requests that.
1624          */
1625         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1626                 return 1;
1627
1628         return 0;
1629 }
1630
1631 static inline struct page *
1632 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1633         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1634         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1635         int migratetype)
1636 {
1637         struct page *page;
1638
1639         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1640         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1641                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1642                 return NULL;
1643         }
1644
1645         /*
1646          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1647          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1648          * we're still under heavy pressure.
1649          */
1650         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1651                 order, zonelist, high_zoneidx,
1652                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1653                 preferred_zone, migratetype);
1654         if (page)
1655                 goto out;
1656
1657         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1658         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1659                 goto out;
1660
1661         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1662         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1663
1664 out:
1665         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1666         return page;
1667 }
1668
1669 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1670 static inline struct page *
1671 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1672         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1673         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1674         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1675 {
1676         struct page *page = NULL;
1677         struct reclaim_state reclaim_state;
1678         struct task_struct *p = current;
1679
1680         cond_resched();
1681
1682         /* We now go into synchronous reclaim */
1683         cpuset_memory_pressure_bump();
1684         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1685         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1686         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1687         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1688
1689         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1690
1691         p->reclaim_state = NULL;
1692         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1693         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1694
1695         cond_resched();
1696
1697         if (order != 0)
1698                 drain_all_pages();
1699
1700         if (likely(*did_some_progress))
1701                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1702                                         zonelist, high_zoneidx,
1703                                         alloc_flags, preferred_zone,
1704                                         migratetype);
1705         return page;
1706 }
1707
1708 /*
1709  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1710  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1711  */
1712 static inline struct page *
1713 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1714         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1715         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1716         int migratetype)
1717 {
1718         struct page *page;
1719
1720         do {
1721                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1722                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1723                         preferred_zone, migratetype);
1724
1725                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1726                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1727         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1728
1729         return page;
1730 }
1731
1732 static inline
1733 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1734                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1735 {
1736         struct zoneref *z;
1737         struct zone *zone;
1738
1739         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1740                 wakeup_kswapd(zone, order);
1741 }
1742
1743 static inline int
1744 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1745 {
1746         struct task_struct *p = current;
1747         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1748         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1749
1750         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1751         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1752
1753         /*
1754          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1755          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1756          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1757          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1758          */
1759         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1760
1761         if (!wait) {
1762                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1763                 /*
1764                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1765                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1766                  */
1767                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1768         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1769                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1770
1771         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1772                 if (!in_interrupt() &&
1773                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1774                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1775                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1776         }
1777
1778         return alloc_flags;
1779 }
1780
1781 static inline struct page *
1782 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1783         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1784         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1785         int migratetype)
1786 {
1787         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1788         struct page *page = NULL;
1789         int alloc_flags;
1790         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1791         unsigned long did_some_progress;
1792         struct task_struct *p = current;
1793
1794         /*
1795          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1796          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1797          * be using allocators in order of preference for an area that is
1798          * too large.
1799          */
1800         if (order >= MAX_ORDER) {
1801                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1802                 return NULL;
1803         }
1804
1805         /*
1806          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1807          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1808          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1809          * using a larger set of nodes after it has established that the
1810          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1811          * over allocated.
1812          */
1813         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1814                 goto nopage;
1815
1816 restart:
1817         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1818
1819         /*
1820          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1821          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1822          * to how we want to proceed.
1823          */
1824         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1825
1826         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1827         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1828                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1829                         preferred_zone, migratetype);
1830         if (page)
1831                 goto got_pg;
1832
1833 rebalance:
1834         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1835         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1836                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1837                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1838                                 preferred_zone, migratetype);
1839                 if (page)
1840                         goto got_pg;
1841         }
1842
1843         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1844         if (!wait)
1845                 goto nopage;
1846
1847         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1848         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1849                 goto nopage;
1850
1851         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1852         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1853                 goto nopage;
1854
1855         /* Try direct reclaim and then allocating */
1856         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1857                                         zonelist, high_zoneidx,
1858                                         nodemask,
1859                                         alloc_flags, preferred_zone,
1860                                         migratetype, &did_some_progress);
1861         if (page)
1862                 goto got_pg;
1863
1864         /*
1865          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1866          * running out of options and have to consider going OOM
1867          */
1868         if (!did_some_progress) {
1869                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1870                         if (oom_killer_disabled)
1871                                 goto nopage;
1872                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1873                                         zonelist, high_zoneidx,
1874                                         nodemask, preferred_zone,
1875                                         migratetype);
1876                         if (page)
1877                                 goto got_pg;
1878
1879                         /*
1880                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1881                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1882                          * made, there are no other options and retrying is
1883                          * unlikely to help.
1884                          */
1885                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1886                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1887                                 goto nopage;
1888
1889                         goto restart;
1890                 }
1891         }
1892
1893         /* Check if we should retry the allocation */
1894         pages_reclaimed += did_some_progress;
1895         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1896                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1897                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1898                 goto rebalance;
1899         }
1900
1901 nopage:
1902         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1903                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1904                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1905                         p->comm, order, gfp_mask);
1906                 dump_stack();
1907                 show_mem();
1908         }
1909         return page;
1910 got_pg:
1911         if (kmemcheck_enabled)
1912                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1913         return page;
1914
1915 }
1916
1917 /*
1918  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1919  */
1920 struct page *
1921 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1922                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1923 {
1924         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1925         struct zone *preferred_zone;
1926         struct page *page;
1927         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1928
1929         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1930
1931         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1932
1933         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1934
1935         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1936                 return NULL;
1937
1938         /*
1939          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1940          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1941          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1942          */
1943         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1944                 return NULL;
1945
1946         /* The preferred zone is used for statistics later */
1947         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1948         if (!preferred_zone)
1949                 return NULL;
1950
1951         /* First allocation attempt */
1952         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1953                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1954                         preferred_zone, migratetype);
1955         if (unlikely(!page))
1956                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1957                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1958                                 preferred_zone, migratetype);
1959
1960         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
1961         return page;
1962 }
1963 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1964
1965 /*
1966  * Common helper functions.
1967  */
1968 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1969 {
1970         struct page *page;
1971
1972         /*
1973          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
1974          * a highmem page
1975          */
1976         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1977
1978         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1979         if (!page)
1980                 return 0;
1981         return (unsigned long) page_address(page);
1982 }
1983 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1984
1985 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1986 {
1987         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1988 }
1989 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1990
1991 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1992 {
1993         int i = pagevec_count(pvec);
1994
1995         while (--i >= 0) {
1996                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
1997                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1998         }
1999 }
2000
2001 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2002 {
2003         if (put_page_testzero(page)) {
2004                 trace_mm_page_free_direct(page, order);
2005                 if (order == 0)
2006                         free_hot_page(page);
2007                 else
2008                         __free_pages_ok(page, order);
2009         }
2010 }
2011
2012 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2013
2014 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2015 {
2016         if (addr != 0) {
2017                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2018                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2019         }
2020 }
2021
2022 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2023
2024 /**
2025  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2026  * @size: the number of bytes to allocate
2027  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2028  *
2029  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2030  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2031  * allocate memory in power-of-two pages.
2032  *
2033  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2034  *
2035  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2036  */
2037 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2038 {
2039         unsigned int order = get_order(size);
2040         unsigned long addr;
2041
2042         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2043         if (addr) {
2044                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2045                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2046
2047                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2048                 while (used < alloc_end) {
2049                         free_page(used);
2050                         used += PAGE_SIZE;
2051                 }
2052         }
2053
2054         return (void *)addr;
2055 }
2056 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2057
2058 /**
2059  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2060  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2061  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2062  *
2063  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2064  */
2065 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2066 {
2067         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2068         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2069
2070         while (addr < end) {
2071                 free_page(addr);
2072                 addr += PAGE_SIZE;
2073         }
2074 }
2075 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2076
2077 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2078 {
2079         struct zoneref *z;
2080         struct zone *zone;
2081
2082         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2083         unsigned int sum = 0;
2084
2085         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2086
2087         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2088                 unsigned long size = zone->present_pages;
2089                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2090                 if (size > high)
2091                         sum += size - high;
2092         }
2093
2094         return sum;
2095 }
2096
2097 /*
2098  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2099  */
2100 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2101 {
2102         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2103 }
2104 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2105
2106 /*
2107  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2108  */
2109 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2110 {
2111         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2112 }
2113
2114 static inline void show_node(struct zone *zone)
2115 {
2116         if (NUMA_BUILD)
2117                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2118 }
2119
2120 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2121 {
2122         val->totalram = totalram_pages;
2123         val->sharedram = 0;
2124         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2125         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2126         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2127         val->freehigh = nr_free_highpages();
2128         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2129 }
2130
2131 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2132
2133 #ifdef CONFIG_NUMA
2134 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2135 {
2136         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2137
2138         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2139         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2140 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2141         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2142         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2143                         NR_FREE_PAGES);
2144 #else
2145         val->totalhigh = 0;
2146         val->freehigh = 0;
2147 #endif
2148         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2149 }
2150 #endif
2151
2152 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2153
2154 /*
2155  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2156  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2157  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2158  */
2159 void show_free_areas(void)
2160 {
2161         int cpu;
2162         struct zone *zone;
2163
2164         for_each_populated_zone(zone) {
2165                 show_node(zone);
2166                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2167
2168                 for_each_online_cpu(cpu) {
2169                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2170
2171                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2172
2173                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2174                                cpu, pageset->pcp.high,
2175                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2176                 }
2177         }
2178
2179         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2180                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2181                 " unevictable:%lu"
2182                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2183                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2184                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2185                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2186                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2187                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2188                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2189                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2190                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2191                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2192                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2193                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2194                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2195                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2196                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2197                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2198                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2199                 global_page_state(NR_SHMEM),
2200                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2201                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2202
2203         for_each_populated_zone(zone) {
2204                 int i;
2205
2206                 show_node(zone);
2207                 printk("%s"
2208                         " free:%lukB"
2209                         " min:%lukB"
2210                         " low:%lukB"
2211                         " high:%lukB"
2212                         " active_anon:%lukB"
2213                         " inactive_anon:%lukB"
2214                         " active_file:%lukB"
2215                         " inactive_file:%lukB"
2216                         " unevictable:%lukB"
2217                         " isolated(anon):%lukB"
2218                         " isolated(file):%lukB"
2219                         " present:%lukB"
2220                         " mlocked:%lukB"
2221                         " dirty:%lukB"
2222                         " writeback:%lukB"
2223                         " mapped:%lukB"
2224                         " shmem:%lukB"
2225                         " slab_reclaimable:%lukB"
2226                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2227                         " kernel_stack:%lukB"
2228                         " pagetables:%lukB"
2229                         " unstable:%lukB"
2230                         " bounce:%lukB"
2231                         " writeback_tmp:%lukB"
2232                         " pages_scanned:%lu"
2233                         " all_unreclaimable? %s"
2234                         "\n",
2235                         zone->name,
2236                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2237                         K(min_wmark_pages(zone)),
2238                         K(low_wmark_pages(zone)),
2239                         K(high_wmark_pages(zone)),
2240                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2241                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2242                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2243                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2244                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2245                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2246                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2247                         K(zone->present_pages),
2248                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2249                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2250                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2251                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2252                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2253                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2254                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2255                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2256                                 THREAD_SIZE / 1024,
2257                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2258                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2259                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2260                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2261                         zone->pages_scanned,
2262                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2263                         );
2264                 printk("lowmem_reserve[]:");
2265                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2266                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2267                 printk("\n");
2268         }
2269
2270         for_each_populated_zone(zone) {
2271                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2272
2273                 show_node(zone);
2274                 printk("%s: ", zone->name);
2275
2276                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2277                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2278                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2279                         total += nr[order] << order;
2280                 }
2281                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2282                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2283                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2284                 printk("= %lukB\n", K(total));
2285         }
2286
2287         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2288
2289         show_swap_cache_info();
2290 }
2291
2292 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2293 {
2294         zoneref->zone = zone;
2295         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2296 }
2297
2298 /*
2299  * Builds allocation fallback zone lists.
2300  *
2301  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2302  */
2303 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2304                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2305 {
2306         struct zone *zone;
2307
2308         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2309         zone_type++;
2310
2311         do {
2312                 zone_type--;
2313                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2314                 if (populated_zone(zone)) {
2315                         zoneref_set_zone(zone,
2316                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2317                         check_highest_zone(zone_type);
2318                 }
2319
2320         } while (zone_type);
2321         return nr_zones;
2322 }
2323
2324
2325 /*
2326  *  zonelist_order:
2327  *  0 = automatic detection of better ordering.
2328  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2329  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2330  *
2331  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2332  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2333  */
2334 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2335 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2336 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2337
2338 /* zonelist order in the kernel.
2339  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2340  */
2341 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2342 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2343
2344
2345 #ifdef CONFIG_NUMA
2346 /* The value user specified ....changed by config */
2347 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2348 /* string for sysctl */
2349 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2350 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2351
2352 /*
2353  * interface for configure zonelist ordering.
2354  * command line option "numa_zonelist_order"
2355  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2356  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2357  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2358  */
2359
2360 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2361 {
2362         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2363                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2364         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2365                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2366         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2367                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2368         } else {
2369                 printk(KERN_WARNING
2370                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2371                         "%s\n", s);
2372                 return -EINVAL;
2373         }
2374         return 0;
2375 }
2376
2377 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2378 {
2379         if (s)
2380                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2381         return 0;
2382 }
2383 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2384
2385 /*
2386  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2387  */
2388 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2389                 void __user *buffer, size_t *length,
2390                 loff_t *ppos)
2391 {
2392         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2393         int ret;
2394
2395         if (write)
2396                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2397                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2398         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2399         if (ret)
2400                 return ret;
2401         if (write) {
2402                 int oldval = user_zonelist_order;
2403                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2404                         /*
2405                          * bogus value.  restore saved string
2406                          */
2407                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2408                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2409                         user_zonelist_order = oldval;
2410                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2411                         build_all_zonelists();
2412         }
2413         return 0;
2414 }
2415
2416
2417 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2418 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2419
2420 /**
2421  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2422  * @node: node whose fallback list we're appending
2423  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2424  *
2425  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2426  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2427  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2428  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2429  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2430  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2431  * on them otherwise.
2432  * It returns -1 if no node is found.
2433  */
2434 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2435 {
2436         int n, val;
2437         int min_val = INT_MAX;
2438         int best_node = -1;
2439         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2440
2441         /* Use the local node if we haven't already */
2442         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2443                 node_set(node, *used_node_mask);
2444                 return node;
2445         }
2446
2447         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2448
2449                 /* Don't want a node to appear more than once */
2450                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2451                         continue;
2452
2453                 /* Use the distance array to find the distance */
2454                 val = node_distance(node, n);
2455
2456                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2457                 val += (n < node);
2458
2459                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2460                 tmp = cpumask_of_node(n);
2461                 if (!cpumask_empty(tmp))
2462                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2463
2464                 /* Slight preference for less loaded node */
2465                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2466                 val += node_load[n];
2467
2468                 if (val < min_val) {
2469                         min_val = val;
2470                         best_node = n;
2471                 }
2472         }
2473
2474         if (best_node >= 0)
2475                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2476
2477         return best_node;
2478 }
2479
2480
2481 /*
2482  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2483  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2484  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2485  */
2486 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2487 {
2488         int j;
2489         struct zonelist *zonelist;
2490
2491         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2492         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2493                 ;
2494         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2495                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2496         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2497         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Build gfp_thisnode zonelists
2502  */
2503 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2504 {
2505         int j;
2506         struct zonelist *zonelist;
2507
2508         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2509         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2510         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2511         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2512 }
2513
2514 /*
2515  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2516  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2517  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2518  * may still exist in local DMA zone.
2519  */
2520 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2521
2522 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2523 {
2524         int pos, j, node;
2525         int zone_type;          /* needs to be signed */
2526         struct zone *z;
2527         struct zonelist *zonelist;
2528
2529         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2530         pos = 0;
2531         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2532                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2533                         node = node_order[j];
2534                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2535                         if (populated_zone(z)) {
2536                                 zoneref_set_zone(z,
2537                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2538                                 check_highest_zone(zone_type);
2539                         }
2540                 }
2541         }
2542         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2543         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2544 }
2545
2546 static int default_zonelist_order(void)
2547 {
2548         int nid, zone_type;
2549         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2550         struct zone *z;
2551         int average_size;
2552         /*
2553          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2554          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2555          * into OOM very easily.
2556          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2557          */
2558         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2559         low_kmem_size = 0;
2560         total_size = 0;
2561         for_each_online_node(nid) {
2562                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2563                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2564                         if (populated_zone(z)) {
2565                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2566                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2567                                 total_size += z->present_pages;
2568                         }
2569                 }
2570         }
2571         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2572             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2573                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2574         /*
2575          * look into each node's config.
2576          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2577          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2578          */
2579         average_size = total_size /
2580                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2581         for_each_online_node(nid) {
2582                 low_kmem_size = 0;
2583                 total_size = 0;
2584                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2585                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2586                         if (populated_zone(z)) {
2587                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2588                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2589                                 total_size += z->present_pages;
2590                         }
2591                 }
2592                 if (low_kmem_size &&
2593                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2594                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2595                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2596         }
2597         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2598 }
2599
2600 static void set_zonelist_order(void)
2601 {
2602         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2603                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2604         else
2605                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2606 }
2607
2608 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2609 {
2610         int j, node, load;
2611         enum zone_type i;
2612         nodemask_t used_mask;
2613         int local_node, prev_node;
2614         struct zonelist *zonelist;
2615         int order = current_zonelist_order;
2616
2617         /* initialize zonelists */
2618         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2619                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2620                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2621                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2622         }
2623
2624         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2625         local_node = pgdat->node_id;
2626         load = nr_online_nodes;
2627         prev_node = local_node;
2628         nodes_clear(used_mask);
2629
2630         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2631         j = 0;
2632
2633         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2634                 int distance = node_distance(local_node, node);
2635
2636                 /*
2637                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2638                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2639                  */
2640                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2641                         zone_reclaim_mode = 1;
2642
2643                 /*
2644                  * We don't want to pressure a particular node.
2645                  * So adding penalty to the first node in same
2646                  * distance group to make it round-robin.
2647                  */
2648                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2649                         node_load[node] = load;
2650
2651                 prev_node = node;
2652                 load--;
2653                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2654                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2655                 else
2656                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2657         }
2658
2659         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2660                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2661                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2662         }
2663
2664         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2665 }
2666
2667 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2668 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2669 {
2670         struct zonelist *zonelist;
2671         struct zonelist_cache *zlc;
2672         struct zoneref *z;
2673
2674         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2675         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2676         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2677         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2678                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2679 }
2680
2681
2682 #else   /* CONFIG_NUMA */
2683
2684 static void set_zonelist_order(void)
2685 {
2686         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2687 }
2688
2689 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2690 {
2691         int node, local_node;
2692         enum zone_type j;
2693         struct zonelist *zonelist;
2694
2695         local_node = pgdat->node_id;
2696
2697         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2698         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2699
2700         /*
2701          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2702          * of all the other nodes.
2703          * We don't want to pressure a particular node, so when
2704          * building the zones for node N, we make sure that the
2705          * zones coming right after the local ones are those from
2706          * node N+1 (modulo N)
2707          */
2708         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2709                 if (!node_online(node))
2710                         continue;
2711                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2712                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2713         }
2714         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2715                 if (!node_online(node))
2716                         continue;
2717                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2718                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2719         }
2720
2721         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2722         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2723 }
2724
2725 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2726 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2727 {
2728         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2729 }
2730
2731 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2732
2733 /* return values int ....just for stop_machine() */
2734 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2735 {
2736         int nid;
2737
2738 #ifdef CONFIG_NUMA
2739         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2740 #endif
2741         for_each_online_node(nid) {
2742                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2743
2744                 build_zonelists(pgdat);
2745                 build_zonelist_cache(pgdat);
2746         }
2747         return 0;
2748 }
2749
2750 void build_all_zonelists(void)
2751 {
2752         set_zonelist_order();
2753
2754         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2755                 __build_all_zonelists(NULL);
2756                 mminit_verify_zonelist();
2757                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2758         } else {
2759                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2760                    of zonelist */
2761                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2762                 /* cpuset refresh routine should be here */
2763         }
2764         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2765         /*
2766          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2767          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2768          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2769          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2770          * disabled and enable it later
2771          */
2772         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2773                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2774         else
2775                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2776
2777         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2778                 "Total pages: %ld\n",
2779                         nr_online_nodes,
2780                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2781                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2782                         vm_total_pages);
2783 #ifdef CONFIG_NUMA
2784         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2785 #endif
2786 }
2787
2788 /*
2789  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2790  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2791  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2792  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2793  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2794  * conservative, even though it seems large.
2795  *
2796  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2797  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2798  */
2799 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2800
2801 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2802 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2803 {
2804         unsigned long size = 1;
2805
2806         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2807
2808         while (size < pages)
2809                 size <<= 1;
2810
2811         /*
2812          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2813          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2814          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2815          */
2816         size = min(size, 4096UL);
2817
2818         return max(size, 4UL);
2819 }
2820 #else
2821 /*
2822  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2823  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2824  *
2825  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2826  *
2827  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2828  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2829  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2830  *
2831  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2832  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2833  *
2834  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2835  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2836  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2837  */
2838 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2839 {
2840         return 4096UL;
2841 }
2842 #endif
2843
2844 /*
2845  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2846  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2847  * hash function before the remainder is taken.
2848  */
2849 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2850 {
2851         return ffz(~size);
2852 }
2853
2854 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2855
2856 /*
2857  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2858  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2859  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2860  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2861  * blocks as reclaim kicks in
2862  */
2863 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2864 {
2865         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2866         struct page *page;
2867         unsigned long block_migratetype;
2868         int reserve;
2869
2870         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2871         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2872         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2873         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2874                                                         pageblock_order;
2875
2876         /*
2877          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
2878          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
2879          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
2880          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
2881          * future allocation of hugepages at runtime.
2882          */
2883         reserve = min(2, reserve);
2884
2885         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2886                 if (!pfn_valid(pfn))
2887                         continue;
2888                 page = pfn_to_page(pfn);
2889
2890                 /* Watch out for overlapping nodes */
2891                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2892                         continue;
2893
2894                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2895                 if (PageReserved(page))
2896                         continue;
2897
2898                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2899
2900                 /* If this block is reserved, account for it */
2901                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2902                         reserve--;
2903                         continue;
2904                 }
2905
2906                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2907                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2908                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2909                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2910                         reserve--;
2911                         continue;
2912                 }
2913
2914                 /*
2915                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2916                  * take it back
2917                  */
2918                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2919                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2920                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2921                 }
2922         }
2923 }
2924
2925 /*
2926  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2927  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2928  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2929  */
2930 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2931                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2932 {
2933         struct page *page;
2934         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2935         unsigned long pfn;
2936         struct zone *z;
2937
2938         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2939                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2940
2941         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2942         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2943                 /*
2944                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2945                  * handed to this function.  They do not
2946                  * exist on hotplugged memory.
2947                  */
2948                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2949                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2950                                 continue;
2951                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2952                                 continue;
2953                 }
2954                 page = pfn_to_page(pfn);
2955                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2956                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2957                 init_page_count(page);
2958                 reset_page_mapcount(page);
2959                 SetPageReserved(page);
2960                 /*
2961                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2962                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2963                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2964                  * the address space during boot when many long-lived
2965                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2966                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2967                  * setup_zone_migrate_reserve()
2968                  *
2969                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2970                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2971                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2972                  * pfn out of zone.
2973                  */
2974                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2975                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2976                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2977                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2978
2979                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2980 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2981                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2982                 if (!is_highmem_idx(zone))
2983                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2984 #endif
2985         }
2986 }
2987
2988 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2989 {
2990         int order, t;
2991         for_each_migratetype_order(order, t) {
2992                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2993                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2994         }
2995 }
2996
2997 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2998 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2999         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3000 #endif
3001
3002 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3003 {
3004 #ifdef CONFIG_MMU
3005         int batch;
3006
3007         /*
3008          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3009          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3010          *
3011          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3012          */
3013         batch = zone->present_pages / 1024;
3014         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3015                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3016         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3017         if (batch < 1)
3018                 batch = 1;
3019
3020         /*
3021          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3022          * of 2 value was found to be more likely to have
3023          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3024          *
3025          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3026          * batches of pages, one task can end up with a lot
3027          * of pages of one half of the possible page colors
3028          * and the other with pages of the other colors.
3029          */
3030         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3031
3032         return batch;
3033
3034 #else
3035         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3036          * conditions.
3037          *
3038          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3039          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3040          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3041          *
3042          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3043          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3044          * can be a significant delay between the individual batches being
3045          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3046          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3047          */
3048         return 0;
3049 #endif
3050 }
3051
3052 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3053 {
3054         struct per_cpu_pages *pcp;
3055         int migratetype;
3056
3057         memset(p, 0, sizeof(*p));
3058
3059         pcp = &p->pcp;
3060         pcp->count = 0;
3061         pcp->high = 6 * batch;
3062         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3063         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3064                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3065 }
3066
3067 /*
3068  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3069  * to the value high for the pageset p.
3070  */
3071
3072 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3073                                 unsigned long high)
3074 {
3075         struct per_cpu_pages *pcp;
3076
3077         pcp = &p->pcp;
3078         pcp->high = high;
3079         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3080         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3081                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3082 }
3083
3084
3085 #ifdef CONFIG_NUMA
3086 /*
3087  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3088  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3089  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3090  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3091  * with interrupts disabled.
3092  *
3093  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3094  *
3095  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3096  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3097  * hotplugged processors.
3098  *
3099  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3100  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3101  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3102  */
3103 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3104
3105 /*
3106  * Dynamically allocate memory for the
3107  * per cpu pageset array in struct zone.
3108  */
3109 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3110 {
3111         struct zone *zone, *dzone;
3112         int node = cpu_to_node(cpu);
3113
3114         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3115
3116         for_each_populated_zone(zone) {
3117                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3118                                          GFP_KERNEL, node);
3119                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3120                         goto bad;
3121
3122                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3123
3124                 if (percpu_pagelist_fraction)
3125                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3126                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3127         }
3128
3129         return 0;
3130 bad:
3131         for_each_zone(dzone) {
3132                 if (!populated_zone(dzone))
3133                         continue;
3134                 if (dzone == zone)
3135                         break;
3136                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3137                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3138         }
3139         return -ENOMEM;
3140 }
3141
3142 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3143 {
3144         struct zone *zone;
3145
3146         for_each_zone(zone) {
3147                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3148
3149                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3150                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3151                         kfree(pset);
3152                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3153         }
3154 }
3155
3156 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3157                 unsigned long action,
3158                 void *hcpu)
3159 {
3160         int cpu = (long)hcpu;
3161         int ret = NOTIFY_OK;
3162
3163         switch (action) {
3164         case CPU_UP_PREPARE:
3165         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3166                 if (process_zones(cpu))
3167                         ret = NOTIFY_BAD;
3168                 break;
3169         case CPU_UP_CANCELED:
3170         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3171         case CPU_DEAD:
3172         case CPU_DEAD_FROZEN:
3173                 free_zone_pagesets(cpu);
3174                 break;
3175         default:
3176                 break;
3177         }
3178         return ret;
3179 }
3180
3181 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3182         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3183
3184 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3185 {
3186         int err;
3187
3188         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3189          * A cpuup callback will do this for every cpu
3190          * as it comes online
3191          */
3192         err = process_zones(smp_processor_id());
3193         BUG_ON(err);
3194         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3195 }
3196
3197 #endif
3198
3199 static noinline __init_refok
3200 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3201 {
3202         int i;
3203         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3204         size_t alloc_size;
3205
3206         /*
3207          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3208          * per zone.
3209          */
3210         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3211                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3212         zone->wait_table_bits =
3213                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3214         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3215                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3216
3217         if (!slab_is_available()) {
3218                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3219                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3220         } else {
3221                 /*
3222                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3223                  * via memory hot-add.
3224                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3225                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3226                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3227                  * node itself as well.
3228                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3229                  * necessary.
3230                  */
3231                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3232         }
3233         if (!zone->wait_table)
3234                 return -ENOMEM;
3235
3236         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3237                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3238
3239         return 0;
3240 }
3241
3242 static int __zone_pcp_update(void *data)
3243 {
3244         struct zone *zone = data;
3245         int cpu;
3246         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3247
3248         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3249                 struct per_cpu_pageset *pset;
3250                 struct per_cpu_pages *pcp;
3251
3252                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3253                 pcp = &pset->pcp;
3254
3255                 local_irq_save(flags);
3256                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3257                 setup_pageset(pset, batch);
3258                 local_irq_restore(flags);
3259         }
3260         return 0;
3261 }
3262
3263 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3264 {
3265         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3266 }
3267
3268 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3269 {
3270         int cpu;
3271         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3272
3273         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3274 #ifdef CONFIG_NUMA
3275                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3276                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3277                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3278 #else
3279                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3280 #endif
3281         }
3282         if (zone->present_pages)
3283                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3284                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3285 }
3286
3287 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3288                                         unsigned long zone_start_pfn,
3289                                         unsigned long size,
3290                                         enum memmap_context context)
3291 {
3292         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3293         int ret;
3294         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3295         if (ret)
3296                 return ret;
3297         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3298
3299         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3300
3301         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3302                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3303                         pgdat->node_id,
3304                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3305                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3306
3307         zone_init_free_lists(zone);
3308
3309         return 0;
3310 }
3311
3312 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3313 /*
3314  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3315  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3316  */
3317 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3318 {
3319         int i;
3320
3321         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3322                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3323                         return i;
3324
3325         return -1;
3326 }
3327
3328 /*
3329  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3330  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3331  */
3332 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3333 {
3334         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3335                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3336                         return index;
3337
3338         return -1;
3339 }
3340
3341 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3342 /*
3343  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3344  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3345  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3346  * alternative
3347  */
3348 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3349 {
3350         int i;
3351
3352         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3353                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3354                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3355
3356                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3357                         return early_node_map[i].nid;
3358         }
3359         /* This is a memory hole */
3360         return -1;
3361 }
3362 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3363
3364 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3365 {
3366         int nid;
3367
3368         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3369         if (nid >= 0)
3370                 return nid;
3371         /* just returns 0 */
3372         return 0;
3373 }
3374
3375 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3376 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3377 {
3378         int nid;
3379
3380         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3381         if (nid >= 0 && nid != node)
3382                 return false;
3383         return true;
3384 }
3385 #endif
3386
3387 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3388 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3389         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3390                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3391
3392 /**
3393  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3394  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3395  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3396  *
3397  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3398  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3399  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3400  */
3401 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3402                                                 unsigned long max_low_pfn)
3403 {
3404         int i;
3405
3406         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3407                 unsigned long size_pages = 0;
3408                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3409
3410                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3411                         continue;
3412
3413                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3414                         end_pfn = max_low_pfn;
3415
3416                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3417                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3418                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3419                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3420         }
3421 }
3422
3423 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3424 {
3425         int i;
3426         int ret;
3427
3428         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3429                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3430                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3431                 if (ret)
3432                         break;
3433         }
3434 }
3435 /**
3436  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3437  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3438  *
3439  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3440  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3441  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3442  */
3443 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3444 {
3445         int i;
3446
3447         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3448                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3449                                 early_node_map[i].start_pfn,
3450                                 early_node_map[i].end_pfn);
3451 }
3452
3453 /**
3454  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3455  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3456  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3457  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3458  *
3459  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3460  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3461  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3462  * PFNs will be 0.
3463  */
3464 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3465                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3466 {
3467         int i;
3468         *start_pfn = -1UL;
3469         *end_pfn = 0;
3470
3471         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3472                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3473                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3474         }
3475
3476         if (*start_pfn == -1UL)
3477                 *start_pfn = 0;
3478 }
3479
3480 /*
3481  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3482  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3483  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3484  */
3485 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3486 {
3487         int zone_index;
3488         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3489                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3490                         continue;
3491
3492                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3493                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3494                         break;
3495         }
3496
3497         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3498         movable_zone = zone_index;
3499 }
3500
3501 /*
3502  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3503  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3504  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3505  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3506  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3507  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3508  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3509  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3510  */
3511 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3512                                         unsigned long zone_type,
3513                                         unsigned long node_start_pfn,
3514                                         unsigned long node_end_pfn,
3515                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3516                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3517 {
3518         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3519         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3520                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3521                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3522                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3523                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3524                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3525
3526                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3527                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3528                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3529                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3530
3531                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3532                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3533                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3534         }
3535 }
3536
3537 /*
3538  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3539  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3540  */
3541 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3542                                         unsigned long zone_type,
3543                                         unsigned long *ignored)
3544 {
3545         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3546         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3547
3548         /* Get the start and end of the node and zone */
3549         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3550         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3551         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3552         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3553                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3554                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3555
3556         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3557         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3558                 return 0;
3559
3560         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3561         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3562         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3563
3564         /* Return the spanned pages */
3565         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3566 }
3567
3568 /*
3569  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3570  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3571  */
3572 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3573                                 unsigned long range_start_pfn,
3574                                 unsigned long range_end_pfn)
3575 {
3576         int i = 0;
3577         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3578         unsigned long start_pfn;
3579
3580         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3581         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3582         if (i == -1)
3583                 return 0;
3584
3585         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3586
3587         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3588         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3589                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3590
3591         /* Find all holes for the zone within the node */
3592         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3593
3594                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3595                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3596                         break;
3597
3598                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3599                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3600                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3601
3602                 /* Update the hole size cound and move on */
3603                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3604                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3605                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3606                 }
3607                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3608         }
3609
3610         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3611         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3612                 hole_pages += range_end_pfn -
3613                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3614
3615         return hole_pages;
3616 }
3617
3618 /**
3619  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3620  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3621  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3622  *
3623  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3624  */
3625 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3626                                                         unsigned long end_pfn)
3627 {
3628         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3629 }
3630
3631 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3632 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3633                                         unsigned long zone_type,
3634                                         unsigned long *ignored)
3635 {
3636         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3637         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3638
3639         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3640         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3641                                                         node_start_pfn);
3642         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3643                                                         node_end_pfn);
3644
3645         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3646                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3647                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3648         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3649 }
3650
3651 #else
3652 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3653                                         unsigned long zone_type,
3654                                         unsigned long *zones_size)
3655 {
3656         return zones_size[zone_type];
3657 }
3658
3659 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3660                                                 unsigned long zone_type,
3661                                                 unsigned long *zholes_size)
3662 {
3663         if (!zholes_size)
3664                 return 0;
3665
3666         return zholes_size[zone_type];
3667 }
3668
3669 #endif
3670
3671 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3672                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3673 {
3674         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3675         enum zone_type i;
3676
3677         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3678                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3679                                                                 zones_size);
3680         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3681
3682         realtotalpages = totalpages;
3683         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3684                 realtotalpages -=
3685                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3686                                                                 zholes_size);
3687         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3688         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3689                                                         realtotalpages);
3690 }
3691
3692 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3693 /*
3694  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3695  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3696  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3697  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3698  * bytes.
3699  */
3700 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3701 {
3702         unsigned long usemapsize;
3703
3704         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3705         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3706         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3707         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3708
3709         return usemapsize / 8;
3710 }
3711
3712 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3713                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3714 {
3715         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3716         zone->pageblock_flags = NULL;
3717         if (usemapsize)
3718                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3719 }
3720 #else
3721 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3722                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3723 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3724
3725 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3726
3727 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3728 static inline int pageblock_default_order(void)
3729 {
3730         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3731                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3732
3733         return MAX_ORDER-1;
3734 }
3735
3736 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3737 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3738 {
3739         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3740         if (pageblock_order)
3741                 return;
3742
3743         /*
3744          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3745          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3746          */
3747         pageblock_order = order;
3748 }
3749 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3750
3751 /*
3752  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3753  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3754  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3755  * pageblock_order based on the kernel config
3756  */
3757 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3758 {
3759         return MAX_ORDER-1;
3760 }
3761 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3762
3763 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3764
3765 /*
3766  * Set up the zone data structures:
3767  *   - mark all pages reserved
3768  *   - mark all memory queues empty
3769  *   - clear the memory bitmaps
3770  */
3771 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3772                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3773 {
3774         enum zone_type j;
3775         int nid = pgdat->node_id;
3776         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3777         int ret;
3778
3779         pgdat_resize_init(pgdat);
3780         pgdat->nr_zones = 0;
3781         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3782         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3783         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3784         
3785         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3786                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3787                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3788                 enum lru_list l;
3789
3790                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3791                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3792                                                                 zholes_size);
3793
3794                 /*
3795                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3796                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3797                  * and per-cpu initialisations
3798                  */
3799                 memmap_pages =
3800                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3801                 if (realsize >= memmap_pages) {
3802                         realsize -= memmap_pages;
3803                         if (memmap_pages)
3804                                 printk(KERN_DEBUG
3805                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3806                                        zone_names[j], memmap_pages);
3807                 } else
3808                         printk(KERN_WARNING
3809                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3810                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3811
3812                 /* Account for reserved pages */
3813                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3814                         realsize -= dma_reserve;
3815                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3816                                         zone_names[0], dma_reserve);
3817                 }
3818
3819                 if (!is_highmem_idx(j))
3820                         nr_kernel_pages += realsize;
3821                 nr_all_pages += realsize;
3822
3823                 zone->spanned_pages = size;
3824                 zone->present_pages = realsize;
3825 #ifdef CONFIG_NUMA
3826                 zone->node = nid;
3827                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3828                                                 / 100;
3829                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3830 #endif
3831                 zone->name = zone_names[j];
3832                 spin_lock_init(&zone->lock);
3833                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3834                 zone_seqlock_init(zone);
3835                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3836
3837                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3838
3839                 zone_pcp_init(zone);
3840                 for_each_lru(l) {
3841                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3842                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
3843                 }
3844                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3845                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3846                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3847                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3848                 zap_zone_vm_stats(zone);
3849                 zone->flags = 0;
3850                 if (!size)
3851                         continue;
3852
3853                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3854                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3855                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3856                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3857                 BUG_ON(ret);
3858                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3859                 zone_start_pfn += size;
3860         }
3861 }
3862
3863 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3864 {
3865         /* Skip empty nodes */
3866         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3867                 return;
3868
3869 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3870         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3871         if (!pgdat->node_mem_map) {
3872                 unsigned long size, start, end;
3873                 struct page *map;
3874
3875                 /*
3876                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3877                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3878                  * for the buddy allocator to function correctly.
3879                  */
3880                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3881                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3882                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3883                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3884                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3885                 if (!map)
3886                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3887                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3888         }
3889 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3890         /*
3891          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3892          */
3893         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3894                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3895 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3896                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3897                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3898 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3899         }
3900 #endif
3901 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3902 }
3903
3904 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3905                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3906 {
3907         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3908
3909         pgdat->node_id = nid;
3910         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3911         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3912
3913         alloc_node_mem_map(pgdat);
3914 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3915         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3916                 nid, (unsigned long)pgdat,
3917                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3918 #endif
3919
3920         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3921 }
3922
3923 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3924
3925 #if MAX_NUMNODES > 1
3926 /*
3927  * Figure out the number of possible node ids.
3928  */
3929 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3930 {
3931         unsigned int node;
3932         unsigned int highest = 0;
3933
3934         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3935                 highest = node;
3936         nr_node_ids = highest + 1;
3937 }
3938 #else
3939 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3940 {
3941 }
3942 #endif
3943
3944 /**
3945  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3946  * @nid: The node ID the range resides on
3947  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3948  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3949  *
3950  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3951  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3952  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3953  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3954  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3955  */
3956 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3957                                                 unsigned long end_pfn)
3958 {
3959         int i;
3960
3961         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3962                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3963                         "%d entries of %d used\n",
3964                         nid, start_pfn, end_pfn,
3965                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3966
3967         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3968
3969         /* Merge with existing active regions if possible */
3970         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3971                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3972                         continue;
3973
3974                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3975                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3976                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3977                         return;
3978
3979                 /* Merge forward if suitable */
3980                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3981                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3982                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3983                         return;
3984                 }
3985
3986                 /* Merge backward if suitable */
3987                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3988                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3989                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3990                         return;
3991                 }
3992         }
3993
3994         /* Check that early_node_map is large enough */
3995         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3996                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3997                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3998                 return;
3999         }
4000
4001         early_node_map[i].nid = nid;
4002         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4003         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4004         nr_nodemap_entries = i + 1;
4005 }
4006
4007 /**
4008  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4009  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4010  * @start_pfn: The new PFN of the range
4011  * @end_pfn: The new PFN of the range
4012  *
4013  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4014  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4015  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4016  * range.
4017  */
4018 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4019                                 unsigned long end_pfn)
4020 {
4021         int i, j;
4022         int removed = 0;
4023
4024         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4025                           nid, start_pfn, end_pfn);
4026
4027         /* Find the old active region end and shrink */
4028         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4029                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4030                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4031                         /* clear it */
4032                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4033                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4034                         removed = 1;
4035                         continue;
4036                 }
4037                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4038                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4039                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4040                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4041                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4042                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4043                         continue;
4044                 }
4045                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4046                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4047                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4048                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4049                         continue;
4050                 }
4051         }
4052
4053         if (!removed)
4054                 return;
4055
4056         /* remove the blank ones */
4057         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4058                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4059                         continue;
4060                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4061                         continue;
4062                 /* we found it, get rid of it */
4063                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4064                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4065                                 sizeof(early_node_map[j]));
4066                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4067                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4068                 nr_nodemap_entries--;
4069         }
4070 }
4071
4072 /**
4073  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4074  *
4075  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4076  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4077  * all currently registered regions.
4078  */
4079 void __init remove_all_active_ranges(void)
4080 {
4081         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4082         nr_nodemap_entries = 0;
4083 }
4084
4085 /* Compare two active node_active_regions */
4086 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4087 {
4088         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4089         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4090
4091         /* Done this way to avoid overflows */
4092         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4093                 return 1;
4094         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4095                 return -1;
4096
4097         return 0;
4098 }
4099
4100 /* sort the node_map by start_pfn */
4101 static void __init sort_node_map(void)
4102 {
4103         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4104                         sizeof(struct node_active_region),
4105                         cmp_node_active_region, NULL);
4106 }
4107
4108 /* Find the lowest pfn for a node */
4109 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4110 {
4111         int i;
4112         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4113
4114         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4115         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4116                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4117
4118         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4119                 printk(KERN_WARNING
4120                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4121                 return 0;
4122         }
4123
4124         return min_pfn;
4125 }
4126
4127 /**
4128  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4129  *
4130  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4131  * add_active_range().
4132  */
4133 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4134 {
4135         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4136 }
4137
4138 /*
4139  * early_calculate_totalpages()
4140  * Sum pages in active regions for movable zone.
4141  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4142  */
4143 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4144 {
4145         int i;
4146         unsigned long totalpages = 0;
4147
4148         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4149                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4150                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4151                 totalpages += pages;
4152                 if (pages)
4153                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4154         }
4155         return totalpages;
4156 }
4157
4158 /*
4159  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4160  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4161  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4162  * others
4163  */
4164 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4165 {
4166         int i, nid;
4167         unsigned long usable_startpfn;
4168         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4169         /* save the state before borrow the nodemask */
4170         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4171         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4172         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4173
4174         /*
4175          * If movablecore was specified, calculate what size of
4176          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4177          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4178          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4179          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4180          * what movablecore would have allowed.
4181          */
4182         if (required_movablecore) {
4183                 unsigned long corepages;
4184
4185                 /*
4186                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4187                  * was requested by the user
4188                  */
4189                 required_movablecore =
4190                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4191                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4192
4193                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4194         }
4195
4196         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4197         if (!required_kernelcore)
4198                 goto out;
4199
4200         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4201         find_usable_zone_for_movable();
4202         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4203
4204 restart:
4205         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4206         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4207         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4208                 /*
4209                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4210                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4211                  * amount of memory for the kernel
4212                  */
4213                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4214                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4215
4216                 /*
4217                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4218                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4219                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4220                  */
4221                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4222
4223                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4224                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4225                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4226                         unsigned long size_pages;
4227
4228                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4229                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4230                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4231                         if (start_pfn >= end_pfn)
4232                                 continue;
4233
4234                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4235                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4236                                 unsigned long kernel_pages;
4237                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4238                                                                 - start_pfn;
4239
4240                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4241                                                         kernelcore_remaining);
4242                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4243                                                         required_kernelcore);
4244
4245                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4246                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4247
4248                                         /*
4249                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4250                                          * that if we have to rebalance
4251                                          * kernelcore across nodes, we will
4252                                          * not double account here
4253                                          */
4254                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4255                                         continue;
4256                                 }
4257                                 start_pfn = usable_startpfn;
4258                         }
4259
4260                         /*
4261                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4262                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4263                          * number of pages used as kernelcore
4264                          */
4265                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4266                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4267                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4268                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4269
4270                         /*
4271                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4272                          * break if the kernelcore for this node has been
4273                          * satisified
4274                          */
4275                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4276                                                                 size_pages);
4277                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4278                         if (!kernelcore_remaining)
4279                                 break;
4280                 }
4281         }
4282
4283         /*
4284          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4285          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4286          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4287          * satisified
4288          */
4289         usable_nodes--;
4290         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4291                 goto restart;
4292
4293         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4294         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4295                 zone_movable_pfn[nid] =
4296                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4297
4298 out:
4299         /* restore the node_state */
4300         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4301 }
4302
4303 /* Any regular memory on that node ? */
4304 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4305 {
4306 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4307         enum zone_type zone_type;
4308
4309         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4310                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4311                 if (zone->present_pages)
4312                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4313         }
4314 #endif
4315 }
4316
4317 /**
4318  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4319  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4320  *
4321  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4322  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4323  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4324  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4325  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4326  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4327  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4328  * at arch_max_dma_pfn.
4329  */
4330 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4331 {
4332         unsigned long nid;
4333         int i;
4334
4335         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4336         sort_node_map();
4337
4338         /* Record where the zone boundaries are */
4339         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4340                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4341         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4342                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4343         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4344         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4345         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4346                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4347                         continue;
4348                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4349                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4350                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4351                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4352         }
4353         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4354         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4355
4356         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4357         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4358         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4359
4360         /* Print out the zone ranges */
4361         printk("Zone PFN ranges:\n");
4362         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4363                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4364                         continue;
4365                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4366                                 zone_names[i],
4367                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4368                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4369         }
4370
4371         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4372         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4373         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4374                 if (zone_movable_pfn[i])
4375                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4376         }
4377
4378         /* Print out the early_node_map[] */
4379         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4380         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4381                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4382                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4383                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4384
4385         /* Initialise every node */
4386         mminit_verify_pageflags_layout();
4387         setup_nr_node_ids();
4388         for_each_online_node(nid) {
4389                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4390                 free_area_init_node(nid, NULL,
4391                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4392
4393                 /* Any memory on that node */
4394                 if (pgdat->node_present_pages)
4395                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4396                 check_for_regular_memory(pgdat);
4397         }
4398 }
4399
4400 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4401 {
4402         unsigned long long coremem;
4403         if (!p)
4404                 return -EINVAL;
4405
4406         coremem = memparse(p, &p);
4407         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4408
4409         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4410         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4411
4412         return 0;
4413 }
4414
4415 /*
4416  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4417  * cannot be reclaimed or migrated.
4418  */
4419 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4420 {
4421         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4422 }
4423
4424 /*
4425  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4426  * can be reclaimed or migrated.
4427  */
4428 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4429 {
4430         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4431 }
4432
4433 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4434 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4435
4436 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4437
4438 /**
4439  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4440  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4441  *
4442  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4443  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4444  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4445  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4446  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4447  * smaller per-cpu batchsize.
4448  */
4449 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4450 {
4451         dma_reserve = new_dma_reserve;
4452 }
4453
4454 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4455 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4456 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4457 #endif
4458
4459 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4460 {
4461         free_area_init_node(0, zones_size,
4462                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4463 }
4464
4465 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4466                                  unsigned long action, void *hcpu)
4467 {
4468         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4469
4470         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4471                 drain_pages(cpu);
4472
4473                 /*
4474                  * Spill the event counters of the dead processor
4475                  * into the current processors event counters.
4476                  * This artificially elevates the count of the current
4477                  * processor.
4478                  */
4479                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4480
4481                 /*
4482                  * Zero the differential counters of the dead processor
4483                  * so that the vm statistics are consistent.
4484                  *
4485                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4486                  * race with what we are doing.
4487                  */
4488                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4489         }
4490         return NOTIFY_OK;
4491 }
4492
4493 void __init page_alloc_init(void)
4494 {
4495         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4496 }
4497
4498 /*
4499  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4500  *      or min_free_kbytes changes.
4501  */
4502 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4503 {
4504         struct pglist_data *pgdat;
4505         unsigned long reserve_pages = 0;
4506         enum zone_type i, j;
4507
4508         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4509                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4510                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4511                         unsigned long max = 0;
4512
4513                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4514                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4515                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4516                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4517                         }
4518
4519                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4520                         max += high_wmark_pages(zone);
4521
4522                         if (max > zone->present_pages)
4523                                 max = zone->present_pages;
4524                         reserve_pages += max;
4525                 }
4526         }
4527         totalreserve_pages = reserve_pages;
4528 }
4529
4530 /*
4531  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4532  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4533  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4534  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4535  */
4536 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4537 {
4538         struct pglist_data *pgdat;
4539         enum zone_type j, idx;
4540
4541         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4542                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4543                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4544                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4545
4546                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4547
4548                         idx = j;
4549                         while (idx) {
4550                                 struct zone *lower_zone;
4551
4552                                 idx--;
4553
4554                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4555                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4556
4557                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4558                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4559                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4560                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4561                         }
4562                 }
4563         }
4564
4565         /* update totalreserve_pages */
4566         calculate_totalreserve_pages();
4567 }
4568
4569 /**
4570  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4571  * or when memory is hot-{added|removed}
4572  *
4573  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4574  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4575  */
4576 void setup_per_zone_wmarks(void)
4577 {
4578         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4579         unsigned long lowmem_pages = 0;
4580         struct zone *zone;
4581         unsigned long flags;
4582
4583         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4584         for_each_zone(zone) {
4585                 if (!is_highmem(zone))
4586                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4587         }
4588
4589         for_each_zone(zone) {
4590                 u64 tmp;
4591
4592                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4593                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4594                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4595                 if (is_highmem(zone)) {
4596                         /*
4597                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4598                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4599                          * value here.
4600                          *
4601                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4602                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4603                          * not be capped for highmem.
4604                          */
4605                         int min_pages;
4606
4607                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4608                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4609                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4610                         if (min_pages > 128)
4611                                 min_pages = 128;
4612                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4613                 } else {
4614                         /*
4615                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4616                          * proportionate to the zone's size.
4617                          */
4618                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4619                 }
4620
4621                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4622                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4623                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4624                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4625         }
4626
4627         /* update totalreserve_pages */
4628         calculate_totalreserve_pages();
4629 }
4630
4631 /*
4632  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4633  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4634  * to be referenced again before it is swapped out.
4635  *
4636  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4637  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4638  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4639  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4640  *
4641  * total     target    max
4642  * memory    ratio     inactive anon
4643  * -------------------------------------
4644  *   10MB       1         5MB
4645  *  100MB       1        50MB
4646  *    1GB       3       250MB
4647  *   10GB      10       0.9GB
4648  *  100GB      31         3GB
4649  *    1TB     101        10GB
4650  *   10TB     320        32GB
4651  */
4652 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4653 {
4654         unsigned int gb, ratio;
4655
4656         /* Zone size in gigabytes */
4657         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4658         if (gb)
4659                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4660         else
4661                 ratio = 1;
4662
4663         zone->inactive_ratio = ratio;
4664 }
4665
4666 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4667 {
4668         struct zone *zone;
4669
4670         for_each_zone(zone)
4671                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4672 }
4673
4674 /*
4675  * Initialise min_free_kbytes.
4676  *
4677  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4678  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4679  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4680  *
4681  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4682  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4683  *
4684  * which yields
4685  *
4686  * 16MB:        512k
4687  * 32MB:        724k
4688  * 64MB:        1024k
4689  * 128MB:       1448k
4690  * 256MB:       2048k
4691  * 512MB:       2896k
4692  * 1024MB:      4096k
4693  * 2048MB:      5792k
4694  * 4096MB:      8192k
4695  * 8192MB:      11584k
4696  * 16384MB:     16384k
4697  */
4698 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4699 {
4700         unsigned long lowmem_kbytes;
4701
4702         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4703
4704         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4705         if (min_free_kbytes < 128)
4706                 min_free_kbytes = 128;
4707         if (min_free_kbytes > 65536)
4708                 min_free_kbytes = 65536;
4709         setup_per_zone_wmarks();
4710         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4711         setup_per_zone_inactive_ratio();
4712         return 0;
4713 }
4714 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4715
4716 /*
4717  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4718  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4719  *      changes.
4720  */
4721 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4722         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4723 {
4724         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
4725         if (write)
4726                 setup_per_zone_wmarks();
4727         return 0;
4728 }
4729
4730 #ifdef CONFIG_NUMA
4731 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4732         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4733 {
4734         struct zone *zone;
4735         int rc;
4736
4737         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4738         if (rc)
4739                 return rc;
4740
4741         for_each_zone(zone)
4742                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4743                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4744         return 0;
4745 }
4746
4747 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4748         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4749 {
4750         struct zone *zone;
4751         int rc;
4752
4753         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4754         if (rc)
4755                 return rc;
4756
4757         for_each_zone(zone)
4758                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4759                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4760         return 0;
4761 }
4762 #endif
4763
4764 /*
4765  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4766  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4767  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4768  *
4769  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4770  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4771  * if in function of the boot time zone sizes.
4772  */
4773 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4774         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4775 {
4776         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4777         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4778         return 0;
4779 }
4780
4781 /*
4782  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4783  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4784  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4785  */
4786
4787 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4788         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4789 {
4790         struct zone *zone;
4791         unsigned int cpu;
4792         int ret;
4793
4794         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4795         if (!write || (ret == -EINVAL))
4796                 return ret;
4797         for_each_populated_zone(zone) {
4798                 for_each_online_cpu(cpu) {
4799                         unsigned long  high;
4800                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4801                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4802                 }
4803         }
4804         return 0;
4805 }
4806
4807 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4808
4809 #ifdef CONFIG_NUMA
4810 static int __init set_hashdist(char *str)
4811 {
4812         if (!str)
4813                 return 0;
4814         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4815         return 1;
4816 }
4817 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4818 #endif
4819
4820 /*
4821  * allocate a large system hash table from bootmem
4822  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4823  *   quantity of entries
4824  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4825  */
4826 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4827                                      unsigned long bucketsize,
4828                                      unsigned long numentries,
4829                                      int scale,
4830                                      int flags,
4831                                      unsigned int *_hash_shift,
4832                                      unsigned int *_hash_mask,
4833                                      unsigned long limit)
4834 {
4835         unsigned long long max = limit;
4836         unsigned long log2qty, size;
4837         void *table = NULL;
4838
4839         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4840         if (!numentries) {
4841                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4842                 numentries = nr_kernel_pages;
4843                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4844                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4845                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4846
4847                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4848                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4849                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4850                 else
4851                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4852
4853                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4854                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
4855                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
4856                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
4857                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
4858                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
4859                                 BUG_ON(!numentries);
4860                         }
4861                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4862                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4863         }
4864         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4865
4866         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4867         if (max == 0) {
4868                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4869                 do_div(max, bucketsize);
4870         }
4871
4872         if (numentries > max)
4873                 numentries = max;
4874
4875         log2qty = ilog2(numentries);
4876
4877         do {
4878                 size = bucketsize << log2qty;
4879                 if (flags & HASH_EARLY)
4880                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4881                 else if (hashdist)
4882                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4883                 else {
4884                         /*
4885                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4886                          * some pages at the end of hash table which
4887                          * alloc_pages_exact() automatically does
4888                          */
4889                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4890                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4891                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4892                         }
4893                 }
4894         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4895
4896         if (!table)
4897                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4898
4899         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4900                tablename,
4901                (1U << log2qty),
4902                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4903                size);
4904
4905         if (_hash_shift)
4906                 *_hash_shift = log2qty;
4907         if (_hash_mask)
4908                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4909
4910         return table;
4911 }
4912
4913 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4914 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4915                                                         unsigned long pfn)
4916 {
4917 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4918         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4919 #else
4920         return zone->pageblock_flags;
4921 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4922 }
4923
4924 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4925 {
4926 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4927         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4928         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4929 #else
4930         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4931         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4932 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4933 }
4934
4935 /**
4936  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4937  * @page: The page within the block of interest
4938  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4939  * @end_bitidx: The last bit of interest
4940  * returns pageblock_bits flags
4941  */
4942 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4943                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4944 {
4945         struct zone *zone;
4946         unsigned long *bitmap;
4947         unsigned long pfn, bitidx;
4948         unsigned long flags = 0;
4949         unsigned long value = 1;
4950
4951         zone = page_zone(page);
4952         pfn = page_to_pfn(page);
4953         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4954         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4955
4956         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4957                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4958                         flags |= value;
4959
4960         return flags;
4961 }
4962
4963 /**
4964  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4965  * @page: The page within the block of interest
4966  * @start_bitidx: The first bit of interest
4967  * @end_bitidx: The last bit of interest
4968  * @flags: The flags to set
4969  */
4970 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4971                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4972 {
4973         struct zone *zone;
4974         unsigned long *bitmap;
4975         unsigned long pfn, bitidx;
4976         unsigned long value = 1;
4977
4978         zone = page_zone(page);
4979         pfn = page_to_pfn(page);
4980         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4981         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4982         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4983         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4984
4985         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4986                 if (flags & value)
4987                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4988                 else
4989                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4990 }
4991
4992 /*
4993  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4994  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4995  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4996  */
4997
4998 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4999 {
5000         struct zone *zone;
5001         unsigned long flags;
5002         int ret = -EBUSY;
5003         int zone_idx;
5004
5005         zone = page_zone(page);
5006         zone_idx = zone_idx(zone);
5007         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5008         /*
5009          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
5010          */
5011         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE &&
5012             zone_idx != ZONE_MOVABLE)
5013                 goto out;
5014         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5015         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5016         ret = 0;
5017 out:
5018         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5019         if (!ret)
5020                 drain_all_pages();
5021         return ret;
5022 }
5023
5024 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5025 {
5026         struct zone *zone;
5027         unsigned long flags;
5028         zone = page_zone(page);
5029         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5030         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5031                 goto out;
5032         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5033         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5034 out:
5035         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5036 }
5037
5038 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5039 /*
5040  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5041  */
5042 void
5043 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5044 {
5045         struct page *page;
5046         struct zone *zone;
5047         int order, i;
5048         unsigned long pfn;
5049         unsigned long flags;
5050         /* find the first valid pfn */
5051         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5052                 if (pfn_valid(pfn))
5053                         break;
5054         if (pfn == end_pfn)
5055                 return;
5056         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5057         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5058         pfn = start_pfn;
5059         while (pfn < end_pfn) {
5060                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5061                         pfn++;
5062                         continue;
5063                 }
5064                 page = pfn_to_page(pfn);
5065                 BUG_ON(page_count(page));
5066                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5067                 order = page_order(page);
5068 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5069                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5070                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5071 #endif
5072                 list_del(&page->lru);
5073                 rmv_page_order(page);
5074                 zone->free_area[order].nr_free--;
5075                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5076                                       - (1UL << order));
5077                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5078                         SetPageReserved((page+i));
5079                 pfn += (1 << order);
5080         }
5081         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5082 }
5083 #endif