942498fba942809970a434541d3f071e10477c0e
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40 #include <linux/sort.h>
41 #include <linux/pfn.h>
42 #include <linux/backing-dev.h>
43 #include <linux/fault-inject.h>
44
45 #include <asm/tlbflush.h>
46 #include <asm/div64.h>
47 #include "internal.h"
48
49 /*
50  * Array of node states.
51  */
52 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
53         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
54         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
55 #ifndef CONFIG_NUMA
56         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
57 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
58         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
59 #endif
60         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
61 #endif  /* NUMA */
62 };
63 EXPORT_SYMBOL(node_states);
64
65 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
66 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
67 long nr_swap_pages;
68 int percpu_pagelist_fraction;
69
70 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
71
72 /*
73  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
74  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
75  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
76  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
77  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
78  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
79  *
80  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
81  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
82  */
83 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
84 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
85          256,
86 #endif
87 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
88          256,
89 #endif
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91          32,
92 #endif
93          32,
94 };
95
96 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
97
98 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
100          "DMA",
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
103          "DMA32",
104 #endif
105          "Normal",
106 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
107          "HighMem",
108 #endif
109          "Movable",
110 };
111
112 int min_free_kbytes = 1024;
113
114 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
115 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
116 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
117
118 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
119   /*
120    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maxmimum number of distinct
121    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
122    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
123    * so the number of times add_active_range() can be called is
124    * related to the number of nodes and the number of holes
125    */
126   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
127     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
128     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
129   #else
130     #if MAX_NUMNODES >= 32
131       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
132       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
133     #else
134       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
135       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
136     #endif
137   #endif
138
139   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
140   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
141   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
142   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
143 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
144   static unsigned long __meminitdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
145   static unsigned long __meminitdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
146 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
147   unsigned long __initdata required_kernelcore;
148   unsigned long __initdata required_movablecore;
149   unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
150
151   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
152   int movable_zone;
153   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
154 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
155
156 #if MAX_NUMNODES > 1
157 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
158 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
159 #endif
160
161 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
162
163 static inline int get_pageblock_migratetype(struct page *page)
164 {
165         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
166                 return MIGRATE_UNMOVABLE;
167
168         return get_pageblock_flags_group(page, PB_migrate, PB_migrate_end);
169 }
170
171 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
172 {
173         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
174                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
175 }
176
177 static inline int allocflags_to_migratetype(gfp_t gfp_flags)
178 {
179         WARN_ON((gfp_flags & GFP_MOVABLE_MASK) == GFP_MOVABLE_MASK);
180
181         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
182                 return MIGRATE_UNMOVABLE;
183
184         /* Cluster based on mobility */
185         return (((gfp_flags & __GFP_MOVABLE) != 0) << 1) |
186                 ((gfp_flags & __GFP_RECLAIMABLE) != 0);
187 }
188
189 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
190 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
191 {
192         int ret = 0;
193         unsigned seq;
194         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
195
196         do {
197                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
198                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
199                         ret = 1;
200                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
201                         ret = 1;
202         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
203
204         return ret;
205 }
206
207 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
208 {
209         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
210                 return 0;
211         if (zone != page_zone(page))
212                 return 0;
213
214         return 1;
215 }
216 /*
217  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
218  */
219 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
220 {
221         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
222                 return 1;
223         if (!page_is_consistent(zone, page))
224                 return 1;
225
226         return 0;
227 }
228 #else
229 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
230 {
231         return 0;
232 }
233 #endif
234
235 static void bad_page(struct page *page)
236 {
237         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
238                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
239                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
240                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
241                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
242                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
243                 page_mapcount(page), page_count(page));
244         dump_stack();
245         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
246                         1 << PG_private |
247                         1 << PG_locked  |
248                         1 << PG_active  |
249                         1 << PG_dirty   |
250                         1 << PG_reclaim |
251                         1 << PG_slab    |
252                         1 << PG_swapcache |
253                         1 << PG_writeback |
254                         1 << PG_buddy );
255         set_page_count(page, 0);
256         reset_page_mapcount(page);
257         page->mapping = NULL;
258         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
259 }
260
261 /*
262  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
263  *
264  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
265  *
266  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
267  *
268  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
269  * the head page (even the head page has this).
270  *
271  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
272  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
273  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
274  */
275
276 static void free_compound_page(struct page *page)
277 {
278         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
279 }
280
281 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
282 {
283         int i;
284         int nr_pages = 1 << order;
285
286         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
287         set_compound_order(page, order);
288         __SetPageHead(page);
289         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
290                 struct page *p = page + i;
291
292                 __SetPageTail(p);
293                 p->first_page = page;
294         }
295 }
296
297 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
298 {
299         int i;
300         int nr_pages = 1 << order;
301
302         if (unlikely(compound_order(page) != order))
303                 bad_page(page);
304
305         if (unlikely(!PageHead(page)))
306                         bad_page(page);
307         __ClearPageHead(page);
308         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
309                 struct page *p = page + i;
310
311                 if (unlikely(!PageTail(p) |
312                                 (p->first_page != page)))
313                         bad_page(page);
314                 __ClearPageTail(p);
315         }
316 }
317
318 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
319 {
320         int i;
321
322         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
323         /*
324          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
325          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
326          */
327         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
328         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
329                 clear_highpage(page + i);
330 }
331
332 /*
333  * function for dealing with page's order in buddy system.
334  * zone->lock is already acquired when we use these.
335  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
336  */
337 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
338 {
339         return page_private(page);
340 }
341
342 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
343 {
344         set_page_private(page, order);
345         __SetPageBuddy(page);
346 }
347
348 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
349 {
350         __ClearPageBuddy(page);
351         set_page_private(page, 0);
352 }
353
354 /*
355  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
356  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
357  *
358  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
359  * the following equation:
360  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
361  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
362  * 1 buddy is #10:
363  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
364  *
365  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
366  * satisfies the following equation:
367  *     P = B & ~(1 << O)
368  *
369  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
370  */
371 static inline struct page *
372 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
373 {
374         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
375
376         return page + (buddy_idx - page_idx);
377 }
378
379 static inline unsigned long
380 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
381 {
382         return (page_idx & ~(1 << order));
383 }
384
385 /*
386  * This function checks whether a page is free && is the buddy
387  * we can do coalesce a page and its buddy if
388  * (a) the buddy is not in a hole &&
389  * (b) the buddy is in the buddy system &&
390  * (c) a page and its buddy have the same order &&
391  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
392  *
393  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
394  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
395  *
396  * For recording page's order, we use page_private(page).
397  */
398 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
399                                                                 int order)
400 {
401         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
402                 return 0;
403
404         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
405                 return 0;
406
407         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
408                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
409                 return 1;
410         }
411         return 0;
412 }
413
414 /*
415  * Freeing function for a buddy system allocator.
416  *
417  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
418  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
419  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
420  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
421  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
422  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
423  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
424  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
425  * parts of the VM system.
426  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
427  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
428  * order is recorded in page_private(page) field.
429  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
430  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
431  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
432  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
433  * triggers coalescing into a block of larger size.            
434  *
435  * -- wli
436  */
437
438 static inline void __free_one_page(struct page *page,
439                 struct zone *zone, unsigned int order)
440 {
441         unsigned long page_idx;
442         int order_size = 1 << order;
443         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
444
445         if (unlikely(PageCompound(page)))
446                 destroy_compound_page(page, order);
447
448         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
449
450         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
451         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
452
453         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
454         while (order < MAX_ORDER-1) {
455                 unsigned long combined_idx;
456                 struct page *buddy;
457
458                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
459                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
460                         break;          /* Move the buddy up one level. */
461
462                 list_del(&buddy->lru);
463                 zone->free_area[order].nr_free--;
464                 rmv_page_order(buddy);
465                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
466                 page = page + (combined_idx - page_idx);
467                 page_idx = combined_idx;
468                 order++;
469         }
470         set_page_order(page, order);
471         list_add(&page->lru,
472                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
473         zone->free_area[order].nr_free++;
474 }
475
476 static inline int free_pages_check(struct page *page)
477 {
478         if (unlikely(page_mapcount(page) |
479                 (page->mapping != NULL)  |
480                 (page_count(page) != 0)  |
481                 (page->flags & (
482                         1 << PG_lru     |
483                         1 << PG_private |
484                         1 << PG_locked  |
485                         1 << PG_active  |
486                         1 << PG_slab    |
487                         1 << PG_swapcache |
488                         1 << PG_writeback |
489                         1 << PG_reserved |
490                         1 << PG_buddy ))))
491                 bad_page(page);
492         if (PageDirty(page))
493                 __ClearPageDirty(page);
494         /*
495          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
496          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
497          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
498          */
499         return PageReserved(page);
500 }
501
502 /*
503  * Frees a list of pages. 
504  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
505  * count is the number of pages to free.
506  *
507  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
508  * see if this freeing clears that state.
509  *
510  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
511  * pinned" detection logic.
512  */
513 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
514                                         struct list_head *list, int order)
515 {
516         spin_lock(&zone->lock);
517         zone->all_unreclaimable = 0;
518         zone->pages_scanned = 0;
519         while (count--) {
520                 struct page *page;
521
522                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
523                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
524                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
525                 list_del(&page->lru);
526                 __free_one_page(page, zone, order);
527         }
528         spin_unlock(&zone->lock);
529 }
530
531 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
532 {
533         spin_lock(&zone->lock);
534         zone->all_unreclaimable = 0;
535         zone->pages_scanned = 0;
536         __free_one_page(page, zone, order);
537         spin_unlock(&zone->lock);
538 }
539
540 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
541 {
542         unsigned long flags;
543         int i;
544         int reserved = 0;
545
546         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
547                 reserved += free_pages_check(page + i);
548         if (reserved)
549                 return;
550
551         if (!PageHighMem(page))
552                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
553         arch_free_page(page, order);
554         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
555
556         local_irq_save(flags);
557         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
558         free_one_page(page_zone(page), page, order);
559         local_irq_restore(flags);
560 }
561
562 /*
563  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
564  */
565 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
566 {
567         if (order == 0) {
568                 __ClearPageReserved(page);
569                 set_page_count(page, 0);
570                 set_page_refcounted(page);
571                 __free_page(page);
572         } else {
573                 int loop;
574
575                 prefetchw(page);
576                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
577                         struct page *p = &page[loop];
578
579                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
580                                 prefetchw(p + 1);
581                         __ClearPageReserved(p);
582                         set_page_count(p, 0);
583                 }
584
585                 set_page_refcounted(page);
586                 __free_pages(page, order);
587         }
588 }
589
590
591 /*
592  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
593  * Please do not alter this order without good reasons and regression
594  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
595  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
596  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
597  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
598  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
599  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
600  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
601  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
602  *
603  * -- wli
604  */
605 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
606         int low, int high, struct free_area *area,
607         int migratetype)
608 {
609         unsigned long size = 1 << high;
610
611         while (high > low) {
612                 area--;
613                 high--;
614                 size >>= 1;
615                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
616                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
617                 area->nr_free++;
618                 set_page_order(&page[size], high);
619         }
620 }
621
622 /*
623  * This page is about to be returned from the page allocator
624  */
625 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
626 {
627         if (unlikely(page_mapcount(page) |
628                 (page->mapping != NULL)  |
629                 (page_count(page) != 0)  |
630                 (page->flags & (
631                         1 << PG_lru     |
632                         1 << PG_private |
633                         1 << PG_locked  |
634                         1 << PG_active  |
635                         1 << PG_dirty   |
636                         1 << PG_slab    |
637                         1 << PG_swapcache |
638                         1 << PG_writeback |
639                         1 << PG_reserved |
640                         1 << PG_buddy ))))
641                 bad_page(page);
642
643         /*
644          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
645          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
646          */
647         if (PageReserved(page))
648                 return 1;
649
650         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error | 1 << PG_readahead |
651                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
652                         1 << PG_owner_priv_1 | 1 << PG_mappedtodisk);
653         set_page_private(page, 0);
654         set_page_refcounted(page);
655
656         arch_alloc_page(page, order);
657         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
658
659         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
660                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
661
662         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
663                 prep_compound_page(page, order);
664
665         return 0;
666 }
667
668 /*
669  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
670  * the smallest available page from the freelists
671  */
672 static struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
673                                                 int migratetype)
674 {
675         unsigned int current_order;
676         struct free_area * area;
677         struct page *page;
678
679         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
680         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
681                 area = &(zone->free_area[current_order]);
682                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
683                         continue;
684
685                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
686                                                         struct page, lru);
687                 list_del(&page->lru);
688                 rmv_page_order(page);
689                 area->nr_free--;
690                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
691                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
692                 return page;
693         }
694
695         return NULL;
696 }
697
698
699 /*
700  * This array describes the order lists are fallen back to when
701  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
702  */
703 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
704         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
705         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
706         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
707         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
708 };
709
710 /*
711  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
712  * Note that start_page and end_pages are not aligned in a MAX_ORDER_NR_PAGES
713  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
714  */
715 int move_freepages(struct zone *zone,
716                         struct page *start_page, struct page *end_page,
717                         int migratetype)
718 {
719         struct page *page;
720         unsigned long order;
721         int pages_moved = 0;
722
723 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
724         /*
725          * page_zone is not safe to call in this context when
726          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
727          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
728          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
729          * grouping pages by mobility
730          */
731         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
732 #endif
733
734         for (page = start_page; page <= end_page;) {
735                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
736                         page++;
737                         continue;
738                 }
739
740                 if (!PageBuddy(page)) {
741                         page++;
742                         continue;
743                 }
744
745                 order = page_order(page);
746                 list_del(&page->lru);
747                 list_add(&page->lru,
748                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
749                 page += 1 << order;
750                 pages_moved += 1 << order;
751         }
752
753         return pages_moved;
754 }
755
756 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page, int migratetype)
757 {
758         unsigned long start_pfn, end_pfn;
759         struct page *start_page, *end_page;
760
761         start_pfn = page_to_pfn(page);
762         start_pfn = start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES-1);
763         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
764         end_page = start_page + MAX_ORDER_NR_PAGES - 1;
765         end_pfn = start_pfn + MAX_ORDER_NR_PAGES - 1;
766
767         /* Do not cross zone boundaries */
768         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
769                 start_page = page;
770         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
771                 return 0;
772
773         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
774 }
775
776 /* Return the page with the lowest PFN in the list */
777 static struct page *min_page(struct list_head *list)
778 {
779         unsigned long min_pfn = -1UL;
780         struct page *min_page = NULL, *page;;
781
782         list_for_each_entry(page, list, lru) {
783                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
784                 if (pfn < min_pfn) {
785                         min_pfn = pfn;
786                         min_page = page;
787                 }
788         }
789
790         return min_page;
791 }
792
793 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
794 static struct page *__rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order,
795                                                 int start_migratetype)
796 {
797         struct free_area * area;
798         int current_order;
799         struct page *page;
800         int migratetype, i;
801
802         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
803         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
804                                                 --current_order) {
805                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
806                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
807
808                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
809                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
810                                 continue;
811
812                         area = &(zone->free_area[current_order]);
813                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
814                                 continue;
815
816                         /* Bias kernel allocations towards low pfns */
817                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
818                                         struct page, lru);
819                         if (unlikely(start_migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
820                                 page = min_page(&area->free_list[migratetype]);
821                         area->nr_free--;
822
823                         /*
824                          * If breaking a large block of pages, move all free
825                          * pages to the preferred allocation list. If falling
826                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
827                          * agressive about taking ownership of free pages
828                          */
829                         if (unlikely(current_order >= MAX_ORDER / 2) ||
830                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
831                                 unsigned long pages;
832                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
833                                                                 start_migratetype);
834
835                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
836                                 if (pages >= (1 << (MAX_ORDER-2)))
837                                         set_pageblock_migratetype(page,
838                                                                 start_migratetype);
839
840                                 migratetype = start_migratetype;
841                         }
842
843                         /* Remove the page from the freelists */
844                         list_del(&page->lru);
845                         rmv_page_order(page);
846                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
847                                                         -(1UL << order));
848
849                         if (current_order == MAX_ORDER - 1)
850                                 set_pageblock_migratetype(page,
851                                                         start_migratetype);
852
853                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
854                         return page;
855                 }
856         }
857
858         /* Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation */
859         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_RESERVE);
860 }
861
862 /*
863  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
864  * Call me with the zone->lock already held.
865  */
866 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
867                                                 int migratetype)
868 {
869         struct page *page;
870
871         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
872
873         if (unlikely(!page))
874                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
875
876         return page;
877 }
878
879 /* 
880  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
881  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
882  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
883  */
884 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
885                         unsigned long count, struct list_head *list,
886                         int migratetype)
887 {
888         int i;
889         
890         spin_lock(&zone->lock);
891         for (i = 0; i < count; ++i) {
892                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
893                 if (unlikely(page == NULL))
894                         break;
895                 list_add(&page->lru, list);
896                 set_page_private(page, migratetype);
897         }
898         spin_unlock(&zone->lock);
899         return i;
900 }
901
902 #ifdef CONFIG_NUMA
903 /*
904  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
905  * currently executing processor on remote nodes after they have
906  * expired.
907  *
908  * Note that this function must be called with the thread pinned to
909  * a single processor.
910  */
911 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
912 {
913         unsigned long flags;
914         int to_drain;
915
916         local_irq_save(flags);
917         if (pcp->count >= pcp->batch)
918                 to_drain = pcp->batch;
919         else
920                 to_drain = pcp->count;
921         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
922         pcp->count -= to_drain;
923         local_irq_restore(flags);
924 }
925 #endif
926
927 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
928 {
929         unsigned long flags;
930         struct zone *zone;
931         int i;
932
933         for_each_zone(zone) {
934                 struct per_cpu_pageset *pset;
935
936                 if (!populated_zone(zone))
937                         continue;
938
939                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
940                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
941                         struct per_cpu_pages *pcp;
942
943                         pcp = &pset->pcp[i];
944                         local_irq_save(flags);
945                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
946                         pcp->count = 0;
947                         local_irq_restore(flags);
948                 }
949         }
950 }
951
952 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
953
954 void mark_free_pages(struct zone *zone)
955 {
956         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
957         unsigned long flags;
958         int order, t;
959         struct list_head *curr;
960
961         if (!zone->spanned_pages)
962                 return;
963
964         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
965
966         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
967         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
968                 if (pfn_valid(pfn)) {
969                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
970
971                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
972                                 swsusp_unset_page_free(page);
973                 }
974
975         for_each_migratetype_order(order, t) {
976                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
977                         unsigned long i;
978
979                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
980                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
981                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
982                 }
983         }
984         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
985 }
986 #endif /* CONFIG_PM */
987
988 /*
989  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
990  */
991 void drain_local_pages(void)
992 {
993         unsigned long flags;
994
995         local_irq_save(flags);  
996         __drain_pages(smp_processor_id());
997         local_irq_restore(flags);       
998 }
999
1000 void smp_drain_local_pages(void *arg)
1001 {
1002         drain_local_pages();
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1007  */
1008 void drain_all_local_pages(void)
1009 {
1010         unsigned long flags;
1011
1012         local_irq_save(flags);
1013         __drain_pages(smp_processor_id());
1014         local_irq_restore(flags);
1015
1016         smp_call_function(smp_drain_local_pages, NULL, 0, 1);
1017 }
1018
1019 /*
1020  * Free a 0-order page
1021  */
1022 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1023 {
1024         struct zone *zone = page_zone(page);
1025         struct per_cpu_pages *pcp;
1026         unsigned long flags;
1027
1028         if (PageAnon(page))
1029                 page->mapping = NULL;
1030         if (free_pages_check(page))
1031                 return;
1032
1033         if (!PageHighMem(page))
1034                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1035         arch_free_page(page, 0);
1036         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1037
1038         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
1039         local_irq_save(flags);
1040         __count_vm_event(PGFREE);
1041         list_add(&page->lru, &pcp->list);
1042         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1043         pcp->count++;
1044         if (pcp->count >= pcp->high) {
1045                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1046                 pcp->count -= pcp->batch;
1047         }
1048         local_irq_restore(flags);
1049         put_cpu();
1050 }
1051
1052 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
1053 {
1054         free_hot_cold_page(page, 0);
1055 }
1056         
1057 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
1058 {
1059         free_hot_cold_page(page, 1);
1060 }
1061
1062 /*
1063  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1064  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1065  * Each sub-page must be freed individually.
1066  *
1067  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1068  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1069  */
1070 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1071 {
1072         int i;
1073
1074         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1075         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1076         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1077                 set_page_refcounted(page + i);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1082  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1083  * or two.
1084  */
1085 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
1086                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
1087 {
1088         unsigned long flags;
1089         struct page *page;
1090         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1091         int cpu;
1092         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_flags);
1093
1094 again:
1095         cpu  = get_cpu();
1096         if (likely(order == 0)) {
1097                 struct per_cpu_pages *pcp;
1098
1099                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
1100                 local_irq_save(flags);
1101                 if (!pcp->count) {
1102                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1103                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1104                         if (unlikely(!pcp->count))
1105                                 goto failed;
1106                 }
1107
1108                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1109                 list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1110                         if (page_private(page) == migratetype)
1111                                 break;
1112
1113                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1114                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1115                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1116                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1117                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1118                 }
1119
1120                 list_del(&page->lru);
1121                 pcp->count--;
1122         } else {
1123                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1124                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1125                 spin_unlock(&zone->lock);
1126                 if (!page)
1127                         goto failed;
1128         }
1129
1130         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1131         zone_statistics(zonelist, zone);
1132         local_irq_restore(flags);
1133         put_cpu();
1134
1135         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1136         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1137                 goto again;
1138         return page;
1139
1140 failed:
1141         local_irq_restore(flags);
1142         put_cpu();
1143         return NULL;
1144 }
1145
1146 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
1147 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
1148 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
1149 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
1150 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1151 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1152 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1153
1154 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1155
1156 static struct fail_page_alloc_attr {
1157         struct fault_attr attr;
1158
1159         u32 ignore_gfp_highmem;
1160         u32 ignore_gfp_wait;
1161         u32 min_order;
1162
1163 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1164
1165         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1166         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1167         struct dentry *min_order_file;
1168
1169 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1170
1171 } fail_page_alloc = {
1172         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1173         .ignore_gfp_wait = 1,
1174         .ignore_gfp_highmem = 1,
1175         .min_order = 1,
1176 };
1177
1178 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1179 {
1180         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1181 }
1182 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1183
1184 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1185 {
1186         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1187                 return 0;
1188         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1189                 return 0;
1190         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1191                 return 0;
1192         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1193                 return 0;
1194
1195         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1196 }
1197
1198 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1199
1200 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1201 {
1202         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1203         struct dentry *dir;
1204         int err;
1205
1206         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1207                                        "fail_page_alloc");
1208         if (err)
1209                 return err;
1210         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1211
1212         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1213                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1214                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1215
1216         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1217                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1218                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1219         fail_page_alloc.min_order_file =
1220                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1221                                    &fail_page_alloc.min_order);
1222
1223         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1224             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1225             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1226                 err = -ENOMEM;
1227                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1228                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1229                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1230                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1231         }
1232
1233         return err;
1234 }
1235
1236 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1237
1238 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1239
1240 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1241
1242 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1243 {
1244         return 0;
1245 }
1246
1247 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1248
1249 /*
1250  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1251  * of the allocation.
1252  */
1253 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1254                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1255 {
1256         /* free_pages my go negative - that's OK */
1257         long min = mark;
1258         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1259         int o;
1260
1261         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1262                 min -= min / 2;
1263         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1264                 min -= min / 4;
1265
1266         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1267                 return 0;
1268         for (o = 0; o < order; o++) {
1269                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1270                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1271
1272                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1273                 min >>= 1;
1274
1275                 if (free_pages <= min)
1276                         return 0;
1277         }
1278         return 1;
1279 }
1280
1281 #ifdef CONFIG_NUMA
1282 /*
1283  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1284  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1285  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1286  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1287  * that have to skip over alot of full or unallowed zones.
1288  *
1289  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1290  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1291  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1292  *
1293  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1294  * nothing and returns NULL.
1295  *
1296  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1297  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1298  *
1299  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1300  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1301  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1302  * quickly as we can.
1303  */
1304 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1305 {
1306         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1307         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1308
1309         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1310         if (!zlc)
1311                 return NULL;
1312
1313         if (jiffies - zlc->last_full_zap > 1 * HZ) {
1314                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1315                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1316         }
1317
1318         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1319                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1320                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1321         return allowednodes;
1322 }
1323
1324 /*
1325  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1326  * if it is worth looking at further for free memory:
1327  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1328  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1329  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1330  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1331  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1332  * else return false (zero) if it is not.
1333  *
1334  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1335  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1336  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1337  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1338  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1339  * into the second scan of the zonelist.
1340  *
1341  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1342  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1343  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1344  * unturned looking for a free page.
1345  */
1346 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zone **z,
1347                                                 nodemask_t *allowednodes)
1348 {
1349         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1350         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1351         int n;                          /* node that zone *z is on */
1352
1353         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1354         if (!zlc)
1355                 return 1;
1356
1357         i = z - zonelist->zones;
1358         n = zlc->z_to_n[i];
1359
1360         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1361         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1362 }
1363
1364 /*
1365  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1366  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1367  * from that zone don't waste time re-examining it.
1368  */
1369 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zone **z)
1370 {
1371         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1372         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1373
1374         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1375         if (!zlc)
1376                 return;
1377
1378         i = z - zonelist->zones;
1379
1380         set_bit(i, zlc->fullzones);
1381 }
1382
1383 #else   /* CONFIG_NUMA */
1384
1385 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1386 {
1387         return NULL;
1388 }
1389
1390 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zone **z,
1391                                 nodemask_t *allowednodes)
1392 {
1393         return 1;
1394 }
1395
1396 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zone **z)
1397 {
1398 }
1399 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1400
1401 /*
1402  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1403  * a page.
1404  */
1405 static struct page *
1406 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1407                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1408 {
1409         struct zone **z;
1410         struct page *page = NULL;
1411         int classzone_idx = zone_idx(zonelist->zones[0]);
1412         struct zone *zone;
1413         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1414         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1415         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1416         enum zone_type highest_zoneidx = -1; /* Gets set for policy zonelists */
1417
1418 zonelist_scan:
1419         /*
1420          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1421          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1422          */
1423         z = zonelist->zones;
1424
1425         do {
1426                 /*
1427                  * In NUMA, this could be a policy zonelist which contains
1428                  * zones that may not be allowed by the current gfp_mask.
1429                  * Check the zone is allowed by the current flags
1430                  */
1431                 if (unlikely(alloc_should_filter_zonelist(zonelist))) {
1432                         if (highest_zoneidx == -1)
1433                                 highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1434                         if (zone_idx(*z) > highest_zoneidx)
1435                                 continue;
1436                 }
1437
1438                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1439                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1440                                 continue;
1441                 zone = *z;
1442                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1443                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1444                                 goto try_next_zone;
1445
1446                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1447                         unsigned long mark;
1448                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1449                                 mark = zone->pages_min;
1450                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1451                                 mark = zone->pages_low;
1452                         else
1453                                 mark = zone->pages_high;
1454                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1455                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1456                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1457                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1458                                         goto this_zone_full;
1459                         }
1460                 }
1461
1462                 page = buffered_rmqueue(zonelist, zone, order, gfp_mask);
1463                 if (page)
1464                         break;
1465 this_zone_full:
1466                 if (NUMA_BUILD)
1467                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1468 try_next_zone:
1469                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1470                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1471                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1472                         zlc_active = 1;
1473                         did_zlc_setup = 1;
1474                 }
1475         } while (*(++z) != NULL);
1476
1477         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1478                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1479                 zlc_active = 0;
1480                 goto zonelist_scan;
1481         }
1482         return page;
1483 }
1484
1485 /*
1486  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1487  */
1488 struct page * fastcall
1489 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1490                 struct zonelist *zonelist)
1491 {
1492         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1493         struct zone **z;
1494         struct page *page;
1495         struct reclaim_state reclaim_state;
1496         struct task_struct *p = current;
1497         int do_retry;
1498         int alloc_flags;
1499         int did_some_progress;
1500
1501         might_sleep_if(wait);
1502
1503         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1504                 return NULL;
1505
1506 restart:
1507         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
1508
1509         if (unlikely(*z == NULL)) {
1510                 /*
1511                  * Happens if we have an empty zonelist as a result of
1512                  * GFP_THISNODE being used on a memoryless node
1513                  */
1514                 return NULL;
1515         }
1516
1517         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1518                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
1519         if (page)
1520                 goto got_pg;
1521
1522         /*
1523          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1524          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1525          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1526          * using a larger set of nodes after it has established that the
1527          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1528          * over allocated.
1529          */
1530         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1531                 goto nopage;
1532
1533         for (z = zonelist->zones; *z; z++)
1534                 wakeup_kswapd(*z, order);
1535
1536         /*
1537          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1538          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1539          * to how we want to proceed.
1540          *
1541          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1542          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1543          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1544          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1545          */
1546         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1547         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1548                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1549         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1550                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1551         if (wait)
1552                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1553
1554         /*
1555          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1556          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1557          *
1558          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1559          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1560          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1561          */
1562         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
1563         if (page)
1564                 goto got_pg;
1565
1566         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1567
1568 rebalance:
1569         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1570                         && !in_interrupt()) {
1571                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1572 nofail_alloc:
1573                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1574                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1575                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1576                         if (page)
1577                                 goto got_pg;
1578                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1579                                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1580                                 goto nofail_alloc;
1581                         }
1582                 }
1583                 goto nopage;
1584         }
1585
1586         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1587         if (!wait)
1588                 goto nopage;
1589
1590         cond_resched();
1591
1592         /* We now go into synchronous reclaim */
1593         cpuset_memory_pressure_bump();
1594         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1595         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1596         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1597
1598         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, order, gfp_mask);
1599
1600         p->reclaim_state = NULL;
1601         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1602
1603         cond_resched();
1604
1605         if (order != 0)
1606                 drain_all_local_pages();
1607
1608         if (likely(did_some_progress)) {
1609                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1610                                                 zonelist, alloc_flags);
1611                 if (page)
1612                         goto got_pg;
1613         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1614                 /*
1615                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1616                  * very high watermark here, this is only to catch
1617                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1618                  * under heavy pressure.
1619                  */
1620                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1621                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1622                 if (page)
1623                         goto got_pg;
1624
1625                 /* The OOM killer will not help higher order allocs so fail */
1626                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1627                         goto nopage;
1628
1629                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1630                 goto restart;
1631         }
1632
1633         /*
1634          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1635          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1636          *
1637          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1638          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1639          */
1640         do_retry = 0;
1641         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1642                 if ((order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
1643                                                 (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1644                         do_retry = 1;
1645                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1646                         do_retry = 1;
1647         }
1648         if (do_retry) {
1649                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1650                 goto rebalance;
1651         }
1652
1653 nopage:
1654         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1655                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1656                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1657                         p->comm, order, gfp_mask);
1658                 dump_stack();
1659                 show_mem();
1660         }
1661 got_pg:
1662         return page;
1663 }
1664
1665 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1666
1667 /*
1668  * Common helper functions.
1669  */
1670 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1671 {
1672         struct page * page;
1673         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1674         if (!page)
1675                 return 0;
1676         return (unsigned long) page_address(page);
1677 }
1678
1679 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1680
1681 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1682 {
1683         struct page * page;
1684
1685         /*
1686          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1687          * a highmem page
1688          */
1689         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1690
1691         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1692         if (page)
1693                 return (unsigned long) page_address(page);
1694         return 0;
1695 }
1696
1697 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1698
1699 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1700 {
1701         int i = pagevec_count(pvec);
1702
1703         while (--i >= 0)
1704                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1705 }
1706
1707 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1708 {
1709         if (put_page_testzero(page)) {
1710                 if (order == 0)
1711                         free_hot_page(page);
1712                 else
1713                         __free_pages_ok(page, order);
1714         }
1715 }
1716
1717 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1718
1719 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1720 {
1721         if (addr != 0) {
1722                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1723                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1724         }
1725 }
1726
1727 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1728
1729 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1730 {
1731         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1732         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1733         unsigned int sum = 0;
1734
1735         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1736         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1737         struct zone *zone;
1738
1739         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1740                 unsigned long size = zone->present_pages;
1741                 unsigned long high = zone->pages_high;
1742                 if (size > high)
1743                         sum += size - high;
1744         }
1745
1746         return sum;
1747 }
1748
1749 /*
1750  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1751  */
1752 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1753 {
1754         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1755 }
1756 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1757
1758 /*
1759  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1760  */
1761 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1762 {
1763         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1764 }
1765
1766 static inline void show_node(struct zone *zone)
1767 {
1768         if (NUMA_BUILD)
1769                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1770 }
1771
1772 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1773 {
1774         val->totalram = totalram_pages;
1775         val->sharedram = 0;
1776         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1777         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1778         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1779         val->freehigh = nr_free_highpages();
1780         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1781 }
1782
1783 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1784
1785 #ifdef CONFIG_NUMA
1786 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1787 {
1788         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1789
1790         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1791         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
1792 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1793         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1794         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
1795                         NR_FREE_PAGES);
1796 #else
1797         val->totalhigh = 0;
1798         val->freehigh = 0;
1799 #endif
1800         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1801 }
1802 #endif
1803
1804 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1805
1806 /*
1807  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1808  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1809  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1810  */
1811 void show_free_areas(void)
1812 {
1813         int cpu;
1814         struct zone *zone;
1815
1816         for_each_zone(zone) {
1817                 if (!populated_zone(zone))
1818                         continue;
1819
1820                 show_node(zone);
1821                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1822
1823                 for_each_online_cpu(cpu) {
1824                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1825
1826                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1827
1828                         printk("CPU %4d: Hot: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d   "
1829                                "Cold: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1830                                cpu, pageset->pcp[0].high,
1831                                pageset->pcp[0].batch, pageset->pcp[0].count,
1832                                pageset->pcp[1].high, pageset->pcp[1].batch,
1833                                pageset->pcp[1].count);
1834                 }
1835         }
1836
1837         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
1838                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
1839                 global_page_state(NR_ACTIVE),
1840                 global_page_state(NR_INACTIVE),
1841                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1842                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1843                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1844                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
1845                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1846                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1847                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1848                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
1849                 global_page_state(NR_BOUNCE));
1850
1851         for_each_zone(zone) {
1852                 int i;
1853
1854                 if (!populated_zone(zone))
1855                         continue;
1856
1857                 show_node(zone);
1858                 printk("%s"
1859                         " free:%lukB"
1860                         " min:%lukB"
1861                         " low:%lukB"
1862                         " high:%lukB"
1863                         " active:%lukB"
1864                         " inactive:%lukB"
1865                         " present:%lukB"
1866                         " pages_scanned:%lu"
1867                         " all_unreclaimable? %s"
1868                         "\n",
1869                         zone->name,
1870                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
1871                         K(zone->pages_min),
1872                         K(zone->pages_low),
1873                         K(zone->pages_high),
1874                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE)),
1875                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE)),
1876                         K(zone->present_pages),
1877                         zone->pages_scanned,
1878                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1879                         );
1880                 printk("lowmem_reserve[]:");
1881                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1882                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1883                 printk("\n");
1884         }
1885
1886         for_each_zone(zone) {
1887                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1888
1889                 if (!populated_zone(zone))
1890                         continue;
1891
1892                 show_node(zone);
1893                 printk("%s: ", zone->name);
1894
1895                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1896                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1897                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1898                         total += nr[order] << order;
1899                 }
1900                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1901                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1902                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1903                 printk("= %lukB\n", K(total));
1904         }
1905
1906         show_swap_cache_info();
1907 }
1908
1909 /*
1910  * Builds allocation fallback zone lists.
1911  *
1912  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1913  */
1914 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
1915                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1916 {
1917         struct zone *zone;
1918
1919         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1920         zone_type++;
1921
1922         do {
1923                 zone_type--;
1924                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1925                 if (populated_zone(zone)) {
1926                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1927                         check_highest_zone(zone_type);
1928                 }
1929
1930         } while (zone_type);
1931         return nr_zones;
1932 }
1933
1934
1935 /*
1936  *  zonelist_order:
1937  *  0 = automatic detection of better ordering.
1938  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
1939  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
1940  *
1941  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
1942  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
1943  */
1944 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
1945 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
1946 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
1947
1948 /* zonelist order in the kernel.
1949  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
1950  */
1951 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1952 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
1953
1954
1955 #ifdef CONFIG_NUMA
1956 /* The value user specified ....changed by config */
1957 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1958 /* string for sysctl */
1959 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1960 char numa_zonelist_order[16] = "default";
1961
1962 /*
1963  * interface for configure zonelist ordering.
1964  * command line option "numa_zonelist_order"
1965  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
1966  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
1967  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
1968  */
1969
1970 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
1971 {
1972         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
1973                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1974         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
1975                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
1976         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
1977                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
1978         } else {
1979                 printk(KERN_WARNING
1980                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
1981                         "%s\n", s);
1982                 return -EINVAL;
1983         }
1984         return 0;
1985 }
1986
1987 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
1988 {
1989         if (s)
1990                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
1991         return 0;
1992 }
1993 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
1994
1995 /*
1996  * sysctl handler for numa_zonelist_order
1997  */
1998 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
1999                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2000                 loff_t *ppos)
2001 {
2002         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2003         int ret;
2004
2005         if (write)
2006                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2007                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2008         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2009         if (ret)
2010                 return ret;
2011         if (write) {
2012                 int oldval = user_zonelist_order;
2013                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2014                         /*
2015                          * bogus value.  restore saved string
2016                          */
2017                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2018                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2019                         user_zonelist_order = oldval;
2020                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2021                         build_all_zonelists();
2022         }
2023         return 0;
2024 }
2025
2026
2027 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
2028 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2029
2030 /**
2031  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2032  * @node: node whose fallback list we're appending
2033  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2034  *
2035  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2036  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2037  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2038  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2039  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2040  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2041  * on them otherwise.
2042  * It returns -1 if no node is found.
2043  */
2044 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2045 {
2046         int n, val;
2047         int min_val = INT_MAX;
2048         int best_node = -1;
2049
2050         /* Use the local node if we haven't already */
2051         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2052                 node_set(node, *used_node_mask);
2053                 return node;
2054         }
2055
2056         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2057                 cpumask_t tmp;
2058
2059                 /* Don't want a node to appear more than once */
2060                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2061                         continue;
2062
2063                 /* Use the distance array to find the distance */
2064                 val = node_distance(node, n);
2065
2066                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2067                 val += (n < node);
2068
2069                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2070                 tmp = node_to_cpumask(n);
2071                 if (!cpus_empty(tmp))
2072                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2073
2074                 /* Slight preference for less loaded node */
2075                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2076                 val += node_load[n];
2077
2078                 if (val < min_val) {
2079                         min_val = val;
2080                         best_node = n;
2081                 }
2082         }
2083
2084         if (best_node >= 0)
2085                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2086
2087         return best_node;
2088 }
2089
2090
2091 /*
2092  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2093  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2094  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2095  */
2096 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2097 {
2098         enum zone_type i;
2099         int j;
2100         struct zonelist *zonelist;
2101
2102         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2103                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2104                 for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++)
2105                         ;
2106                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
2107                 zonelist->zones[j] = NULL;
2108         }
2109 }
2110
2111 /*
2112  * Build gfp_thisnode zonelists
2113  */
2114 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2115 {
2116         enum zone_type i;
2117         int j;
2118         struct zonelist *zonelist;
2119
2120         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2121                 zonelist = pgdat->node_zonelists + MAX_NR_ZONES + i;
2122                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
2123                 zonelist->zones[j] = NULL;
2124         }
2125 }
2126
2127 /*
2128  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2129  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2130  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2131  * may still exist in local DMA zone.
2132  */
2133 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2134
2135 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2136 {
2137         enum zone_type i;
2138         int pos, j, node;
2139         int zone_type;          /* needs to be signed */
2140         struct zone *z;
2141         struct zonelist *zonelist;
2142
2143         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2144                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2145                 pos = 0;
2146                 for (zone_type = i; zone_type >= 0; zone_type--) {
2147                         for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2148                                 node = node_order[j];
2149                                 z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2150                                 if (populated_zone(z)) {
2151                                         zonelist->zones[pos++] = z;
2152                                         check_highest_zone(zone_type);
2153                                 }
2154                         }
2155                 }
2156                 zonelist->zones[pos] = NULL;
2157         }
2158 }
2159
2160 static int default_zonelist_order(void)
2161 {
2162         int nid, zone_type;
2163         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2164         struct zone *z;
2165         int average_size;
2166         /*
2167          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2168          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2169          * into OOM very easily.
2170          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2171          */
2172         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2173         low_kmem_size = 0;
2174         total_size = 0;
2175         for_each_online_node(nid) {
2176                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2177                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2178                         if (populated_zone(z)) {
2179                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2180                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2181                                 total_size += z->present_pages;
2182                         }
2183                 }
2184         }
2185         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2186             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2187                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2188         /*
2189          * look into each node's config.
2190          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2191          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2192          */
2193         average_size = total_size /
2194                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2195         for_each_online_node(nid) {
2196                 low_kmem_size = 0;
2197                 total_size = 0;
2198                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2199                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2200                         if (populated_zone(z)) {
2201                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2202                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2203                                 total_size += z->present_pages;
2204                         }
2205                 }
2206                 if (low_kmem_size &&
2207                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2208                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2209                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2210         }
2211         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2212 }
2213
2214 static void set_zonelist_order(void)
2215 {
2216         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2217                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2218         else
2219                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2220 }
2221
2222 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2223 {
2224         int j, node, load;
2225         enum zone_type i;
2226         nodemask_t used_mask;
2227         int local_node, prev_node;
2228         struct zonelist *zonelist;
2229         int order = current_zonelist_order;
2230
2231         /* initialize zonelists */
2232         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2233                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2234                 zonelist->zones[0] = NULL;
2235         }
2236
2237         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2238         local_node = pgdat->node_id;
2239         load = num_online_nodes();
2240         prev_node = local_node;
2241         nodes_clear(used_mask);
2242
2243         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2244         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2245         j = 0;
2246
2247         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2248                 int distance = node_distance(local_node, node);
2249
2250                 /*
2251                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2252                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2253                  */
2254                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2255                         zone_reclaim_mode = 1;
2256
2257                 /*
2258                  * We don't want to pressure a particular node.
2259                  * So adding penalty to the first node in same
2260                  * distance group to make it round-robin.
2261                  */
2262                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2263                         node_load[node] = load;
2264
2265                 prev_node = node;
2266                 load--;
2267                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2268                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2269                 else
2270                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2271         }
2272
2273         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2274                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2275                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2276         }
2277
2278         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2279 }
2280
2281 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2282 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2283 {
2284         int i;
2285
2286         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2287                 struct zonelist *zonelist;
2288                 struct zonelist_cache *zlc;
2289                 struct zone **z;
2290
2291                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2292                 zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2293                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2294                 for (z = zonelist->zones; *z; z++)
2295                         zlc->z_to_n[z - zonelist->zones] = zone_to_nid(*z);
2296         }
2297 }
2298
2299
2300 #else   /* CONFIG_NUMA */
2301
2302 static void set_zonelist_order(void)
2303 {
2304         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2305 }
2306
2307 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2308 {
2309         int node, local_node;
2310         enum zone_type i,j;
2311
2312         local_node = pgdat->node_id;
2313         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2314                 struct zonelist *zonelist;
2315
2316                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2317
2318                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
2319                 /*
2320                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2321                  * of all the other nodes.
2322                  * We don't want to pressure a particular node, so when
2323                  * building the zones for node N, we make sure that the
2324                  * zones coming right after the local ones are those from
2325                  * node N+1 (modulo N)
2326                  */
2327                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2328                         if (!node_online(node))
2329                                 continue;
2330                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
2331                 }
2332                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
2333                         if (!node_online(node))
2334                                 continue;
2335                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
2336                 }
2337
2338                 zonelist->zones[j] = NULL;
2339         }
2340 }
2341
2342 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2343 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2344 {
2345         int i;
2346
2347         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2348                 pgdat->node_zonelists[i].zlcache_ptr = NULL;
2349 }
2350
2351 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2352
2353 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
2354 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2355 {
2356         int nid;
2357
2358         for_each_online_node(nid) {
2359                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2360
2361                 build_zonelists(pgdat);
2362                 build_zonelist_cache(pgdat);
2363         }
2364         return 0;
2365 }
2366
2367 void build_all_zonelists(void)
2368 {
2369         set_zonelist_order();
2370
2371         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2372                 __build_all_zonelists(NULL);
2373                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2374         } else {
2375                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
2376                    of zonelist */
2377                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
2378                 /* cpuset refresh routine should be here */
2379         }
2380         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2381         /*
2382          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2383          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2384          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2385          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2386          * disabled and enable it later
2387          */
2388         if (vm_total_pages < (MAX_ORDER_NR_PAGES * MIGRATE_TYPES))
2389                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2390         else
2391                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2392
2393         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2394                 "Total pages: %ld\n",
2395                         num_online_nodes(),
2396                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2397                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2398                         vm_total_pages);
2399 #ifdef CONFIG_NUMA
2400         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2401 #endif
2402 }
2403
2404 /*
2405  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2406  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2407  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2408  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2409  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2410  * conservative, even though it seems large.
2411  *
2412  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2413  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2414  */
2415 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2416
2417 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2418 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2419 {
2420         unsigned long size = 1;
2421
2422         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2423
2424         while (size < pages)
2425                 size <<= 1;
2426
2427         /*
2428          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2429          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2430          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2431          */
2432         size = min(size, 4096UL);
2433
2434         return max(size, 4UL);
2435 }
2436 #else
2437 /*
2438  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2439  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2440  *
2441  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2442  *
2443  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2444  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2445  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2446  *
2447  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2448  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2449  *
2450  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2451  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2452  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2453  */
2454 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2455 {
2456         return 4096UL;
2457 }
2458 #endif
2459
2460 /*
2461  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2462  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2463  * hash function before the remainder is taken.
2464  */
2465 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2466 {
2467         return ffz(~size);
2468 }
2469
2470 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2471
2472 /*
2473  * Mark a number of MAX_ORDER_NR_PAGES blocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2474  * of blocks reserved is based on zone->pages_min. The memory within the
2475  * reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2476  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2477  * blocks as reclaim kicks in
2478  */
2479 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2480 {
2481         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2482         struct page *page;
2483         unsigned long reserve, block_migratetype;
2484
2485         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2486         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2487         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2488         reserve = roundup(zone->pages_min, MAX_ORDER_NR_PAGES) >> (MAX_ORDER-1);
2489
2490         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES) {
2491                 if (!pfn_valid(pfn))
2492                         continue;
2493                 page = pfn_to_page(pfn);
2494
2495                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2496                 if (PageReserved(page))
2497                         continue;
2498
2499                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2500
2501                 /* If this block is reserved, account for it */
2502                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2503                         reserve--;
2504                         continue;
2505                 }
2506
2507                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2508                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2509                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2510                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2511                         reserve--;
2512                         continue;
2513                 }
2514
2515                 /*
2516                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2517                  * take it back
2518                  */
2519                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2520                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2521                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2522                 }
2523         }
2524 }
2525
2526 /*
2527  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2528  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2529  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2530  */
2531 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2532                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2533 {
2534         struct page *page;
2535         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2536         unsigned long pfn;
2537
2538         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2539                 /*
2540                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2541                  * handed to this function.  They do not
2542                  * exist on hotplugged memory.
2543                  */
2544                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2545                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2546                                 continue;
2547                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2548                                 continue;
2549                 }
2550                 page = pfn_to_page(pfn);
2551                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2552                 init_page_count(page);
2553                 reset_page_mapcount(page);
2554                 SetPageReserved(page);
2555
2556                 /*
2557                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2558                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2559                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2560                  * the address space during boot when many long-lived
2561                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2562                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2563                  * setup_zone_migrate_reserve()
2564                  */
2565                 if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)))
2566                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2567
2568                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2569 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2570                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2571                 if (!is_highmem_idx(zone))
2572                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2573 #endif
2574         }
2575 }
2576
2577 static void __meminit zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat,
2578                                 struct zone *zone, unsigned long size)
2579 {
2580         int order, t;
2581         for_each_migratetype_order(order, t) {
2582                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2583                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2584         }
2585 }
2586
2587 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2588 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2589         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2590 #endif
2591
2592 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
2593 {
2594         int batch;
2595
2596         /*
2597          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2598          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2599          *
2600          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2601          */
2602         batch = zone->present_pages / 1024;
2603         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2604                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2605         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2606         if (batch < 1)
2607                 batch = 1;
2608
2609         /*
2610          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2611          * of 2 value was found to be more likely to have
2612          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2613          *
2614          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2615          * batches of pages, one task can end up with a lot
2616          * of pages of one half of the possible page colors
2617          * and the other with pages of the other colors.
2618          */
2619         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
2620
2621         return batch;
2622 }
2623
2624 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2625 {
2626         struct per_cpu_pages *pcp;
2627
2628         memset(p, 0, sizeof(*p));
2629
2630         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
2631         pcp->count = 0;
2632         pcp->high = 6 * batch;
2633         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2634         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2635
2636         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
2637         pcp->count = 0;
2638         pcp->high = 2 * batch;
2639         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
2640         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2641 }
2642
2643 /*
2644  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2645  * to the value high for the pageset p.
2646  */
2647
2648 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2649                                 unsigned long high)
2650 {
2651         struct per_cpu_pages *pcp;
2652
2653         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
2654         pcp->high = high;
2655         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2656         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2657                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2658 }
2659
2660
2661 #ifdef CONFIG_NUMA
2662 /*
2663  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2664  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2665  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2666  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2667  * with interrupts disabled.
2668  *
2669  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2670  *
2671  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2672  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2673  * hotplugged processors.
2674  *
2675  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2676  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2677  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2678  */
2679 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2680
2681 /*
2682  * Dynamically allocate memory for the
2683  * per cpu pageset array in struct zone.
2684  */
2685 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2686 {
2687         struct zone *zone, *dzone;
2688         int node = cpu_to_node(cpu);
2689
2690         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2691
2692         for_each_zone(zone) {
2693
2694                 if (!populated_zone(zone))
2695                         continue;
2696
2697                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2698                                          GFP_KERNEL, node);
2699                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2700                         goto bad;
2701
2702                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2703
2704                 if (percpu_pagelist_fraction)
2705                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2706                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2707         }
2708
2709         return 0;
2710 bad:
2711         for_each_zone(dzone) {
2712                 if (!populated_zone(dzone))
2713                         continue;
2714                 if (dzone == zone)
2715                         break;
2716                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2717                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2718         }
2719         return -ENOMEM;
2720 }
2721
2722 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2723 {
2724         struct zone *zone;
2725
2726         for_each_zone(zone) {
2727                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2728
2729                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2730                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2731                         kfree(pset);
2732                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2733         }
2734 }
2735
2736 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2737                 unsigned long action,
2738                 void *hcpu)
2739 {
2740         int cpu = (long)hcpu;
2741         int ret = NOTIFY_OK;
2742
2743         switch (action) {
2744         case CPU_UP_PREPARE:
2745         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2746                 if (process_zones(cpu))
2747                         ret = NOTIFY_BAD;
2748                 break;
2749         case CPU_UP_CANCELED:
2750         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2751         case CPU_DEAD:
2752         case CPU_DEAD_FROZEN:
2753                 free_zone_pagesets(cpu);
2754                 break;
2755         default:
2756                 break;
2757         }
2758         return ret;
2759 }
2760
2761 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
2762         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
2763
2764 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
2765 {
2766         int err;
2767
2768         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
2769          * A cpuup callback will do this for every cpu
2770          * as it comes online
2771          */
2772         err = process_zones(smp_processor_id());
2773         BUG_ON(err);
2774         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
2775 }
2776
2777 #endif
2778
2779 static noinline __init_refok
2780 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
2781 {
2782         int i;
2783         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2784         size_t alloc_size;
2785
2786         /*
2787          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
2788          * per zone.
2789          */
2790         zone->wait_table_hash_nr_entries =
2791                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
2792         zone->wait_table_bits =
2793                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
2794         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
2795                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
2796
2797         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2798                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
2799                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
2800         } else {
2801                 /*
2802                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
2803                  * via memory hot-add.
2804                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
2805                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
2806                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
2807                  * node itself as well.
2808                  * To use this new node's memory, further consideration will be
2809                  * necessary.
2810                  */
2811                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
2812         }
2813         if (!zone->wait_table)
2814                 return -ENOMEM;
2815
2816         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
2817                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
2818
2819         return 0;
2820 }
2821
2822 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2823 {
2824         int cpu;
2825         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2826
2827         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2828 #ifdef CONFIG_NUMA
2829                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2830                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2831                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2832 #else
2833                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2834 #endif
2835         }
2836         if (zone->present_pages)
2837                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2838                         zone->name, zone->present_pages, batch);
2839 }
2840
2841 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2842                                         unsigned long zone_start_pfn,
2843                                         unsigned long size,
2844                                         enum memmap_context context)
2845 {
2846         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2847         int ret;
2848         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
2849         if (ret)
2850                 return ret;
2851         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2852
2853         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2854
2855         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2856
2857         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2858
2859         return 0;
2860 }
2861
2862 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2863 /*
2864  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
2865  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
2866  */
2867 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
2868 {
2869         int i;
2870
2871         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2872                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2873                         return i;
2874
2875         return -1;
2876 }
2877
2878 /*
2879  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2880  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardles of node
2881  */
2882 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2883 {
2884         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2885                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2886                         return index;
2887
2888         return -1;
2889 }
2890
2891 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2892 /*
2893  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2894  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2895  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2896  * alternative
2897  */
2898 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2899 {
2900         int i;
2901
2902         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2903                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2904                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2905
2906                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2907                         return early_node_map[i].nid;
2908         }
2909
2910         return 0;
2911 }
2912 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2913
2914 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2915 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2916         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2917                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2918
2919 /**
2920  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2921  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
2922  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
2923  *
2924  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2925  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2926  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2927  */
2928 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2929                                                 unsigned long max_low_pfn)
2930 {
2931         int i;
2932
2933         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2934                 unsigned long size_pages = 0;
2935                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2936
2937                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
2938                         continue;
2939
2940                 if (end_pfn > max_low_pfn)
2941                         end_pfn = max_low_pfn;
2942
2943                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
2944                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
2945                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
2946                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
2947         }
2948 }
2949
2950 /**
2951  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
2952  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
2953  *
2954  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2955  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2956  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
2957  */
2958 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
2959 {
2960         int i;
2961
2962         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2963                 memory_present(early_node_map[i].nid,
2964                                 early_node_map[i].start_pfn,
2965                                 early_node_map[i].end_pfn);
2966 }
2967
2968 /**
2969  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
2970  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
2971  * @start_pfn: The start pfn of the node
2972  * @end_pfn: The end pfn of the node
2973  *
2974  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
2975  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
2976  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
2977  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
2978  * be used later.
2979  */
2980 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2981 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2982                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
2983 {
2984         printk(KERN_DEBUG "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
2985                         nid, start_pfn, end_pfn);
2986
2987         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
2988         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2989                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
2990
2991         /* Update the boundaries */
2992         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
2993                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
2994         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
2995                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
2996 }
2997
2998 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
2999 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
3000                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3001 {
3002         printk(KERN_DEBUG "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
3003                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
3004
3005         /* Return if boundary information has not been provided */
3006         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
3007                 return;
3008
3009         /* Check the boundaries and update if necessary */
3010         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
3011                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
3012         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
3013                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
3014 }
3015 #else
3016 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
3017                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
3018
3019 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
3020                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
3021 #endif
3022
3023
3024 /**
3025  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3026  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3027  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3028  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3029  *
3030  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3031  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3032  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3033  * PFNs will be 0.
3034  */
3035 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3036                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3037 {
3038         int i;
3039         *start_pfn = -1UL;
3040         *end_pfn = 0;
3041
3042         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3043                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3044                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3045         }
3046
3047         if (*start_pfn == -1UL)
3048                 *start_pfn = 0;
3049
3050         /* Push the node boundaries out if requested */
3051         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
3052 }
3053
3054 /*
3055  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3056  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3057  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3058  */
3059 void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3060 {
3061         int zone_index;
3062         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3063                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3064                         continue;
3065
3066                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3067                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3068                         break;
3069         }
3070
3071         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3072         movable_zone = zone_index;
3073 }
3074
3075 /*
3076  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3077  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3078  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3079  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3080  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3081  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3082  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3083  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3084  */
3085 void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3086                                         unsigned long zone_type,
3087                                         unsigned long node_start_pfn,
3088                                         unsigned long node_end_pfn,
3089                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3090                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3091 {
3092         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3093         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3094                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3095                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3096                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3097                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3098                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3099
3100                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3101                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3102                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3103                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3104
3105                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3106                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3107                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3108         }
3109 }
3110
3111 /*
3112  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3113  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3114  */
3115 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3116                                         unsigned long zone_type,
3117                                         unsigned long *ignored)
3118 {
3119         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3120         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3121
3122         /* Get the start and end of the node and zone */
3123         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3124         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3125         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3126         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3127                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3128                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3129
3130         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3131         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3132                 return 0;
3133
3134         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3135         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3136         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3137
3138         /* Return the spanned pages */
3139         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3144  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3145  */
3146 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3147                                 unsigned long range_start_pfn,
3148                                 unsigned long range_end_pfn)
3149 {
3150         int i = 0;
3151         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3152         unsigned long start_pfn;
3153
3154         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3155         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3156         if (i == -1)
3157                 return 0;
3158
3159         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3160
3161         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3162         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3163                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3164
3165         /* Find all holes for the zone within the node */
3166         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3167
3168                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3169                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3170                         break;
3171
3172                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3173                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3174                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3175
3176                 /* Update the hole size cound and move on */
3177                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3178                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3179                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3180                 }
3181                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3182         }
3183
3184         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3185         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3186                 hole_pages += range_end_pfn -
3187                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3188
3189         return hole_pages;
3190 }
3191
3192 /**
3193  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3194  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3195  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3196  *
3197  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3198  */
3199 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3200                                                         unsigned long end_pfn)
3201 {
3202         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3203 }
3204
3205 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3206 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3207                                         unsigned long zone_type,
3208                                         unsigned long *ignored)
3209 {
3210         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3211         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3212
3213         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3214         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3215                                                         node_start_pfn);
3216         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3217                                                         node_end_pfn);
3218
3219         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3220                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3221                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3222         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3223 }
3224
3225 #else
3226 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3227                                         unsigned long zone_type,
3228                                         unsigned long *zones_size)
3229 {
3230         return zones_size[zone_type];
3231 }
3232
3233 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3234                                                 unsigned long zone_type,
3235                                                 unsigned long *zholes_size)
3236 {
3237         if (!zholes_size)
3238                 return 0;
3239
3240         return zholes_size[zone_type];
3241 }
3242
3243 #endif
3244
3245 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3246                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3247 {
3248         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3249         enum zone_type i;
3250
3251         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3252                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3253                                                                 zones_size);
3254         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3255
3256         realtotalpages = totalpages;
3257         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3258                 realtotalpages -=
3259                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3260                                                                 zholes_size);
3261         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3262         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3263                                                         realtotalpages);
3264 }
3265
3266 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3267 /*
3268  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3269  * Start by making sure zonesize is a multiple of MAX_ORDER-1 by rounding up
3270  * Then figure 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per MAX_ORDER-1, finally
3271  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3272  * bytes.
3273  */
3274 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3275 {
3276         unsigned long usemapsize;
3277
3278         usemapsize = roundup(zonesize, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3279         usemapsize = usemapsize >> (MAX_ORDER-1);
3280         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3281         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3282
3283         return usemapsize / 8;
3284 }
3285
3286 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3287                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3288 {
3289         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3290         zone->pageblock_flags = NULL;
3291         if (usemapsize) {
3292                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3293                 memset(zone->pageblock_flags, 0, usemapsize);
3294         }
3295 }
3296 #else
3297 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3298                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3299 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3300
3301 /*
3302  * Set up the zone data structures:
3303  *   - mark all pages reserved
3304  *   - mark all memory queues empty
3305  *   - clear the memory bitmaps
3306  */
3307 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3308                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3309 {
3310         enum zone_type j;
3311         int nid = pgdat->node_id;
3312         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3313         int ret;
3314
3315         pgdat_resize_init(pgdat);
3316         pgdat->nr_zones = 0;
3317         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3318         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3319         
3320         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3321                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3322                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3323
3324                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3325                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3326                                                                 zholes_size);
3327
3328                 /*
3329                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3330                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3331                  * and per-cpu initialisations
3332                  */
3333                 memmap_pages = (size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3334                 if (realsize >= memmap_pages) {
3335                         realsize -= memmap_pages;
3336                         printk(KERN_DEBUG
3337                                 "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3338                                 zone_names[j], memmap_pages);
3339                 } else
3340                         printk(KERN_WARNING
3341                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3342                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3343
3344                 /* Account for reserved pages */
3345                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3346                         realsize -= dma_reserve;
3347                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3348                                         zone_names[0], dma_reserve);
3349                 }
3350
3351                 if (!is_highmem_idx(j))
3352                         nr_kernel_pages += realsize;
3353                 nr_all_pages += realsize;
3354
3355                 zone->spanned_pages = size;
3356                 zone->present_pages = realsize;
3357 #ifdef CONFIG_NUMA
3358                 zone->node = nid;
3359                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3360                                                 / 100;
3361                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3362 #endif
3363                 zone->name = zone_names[j];
3364                 spin_lock_init(&zone->lock);
3365                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3366                 zone_seqlock_init(zone);
3367                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3368
3369                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3370
3371                 zone_pcp_init(zone);
3372                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
3373                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
3374                 zone->nr_scan_active = 0;
3375                 zone->nr_scan_inactive = 0;
3376                 zap_zone_vm_stats(zone);
3377                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
3378                 if (!size)
3379                         continue;
3380
3381                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3382                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3383                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3384                 BUG_ON(ret);
3385                 zone_start_pfn += size;
3386         }
3387 }
3388
3389 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3390 {
3391         /* Skip empty nodes */
3392         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3393                 return;
3394
3395 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3396         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3397         if (!pgdat->node_mem_map) {
3398                 unsigned long size, start, end;
3399                 struct page *map;
3400
3401                 /*
3402                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3403                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3404                  * for the buddy allocator to function correctly.
3405                  */
3406                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3407                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3408                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3409                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3410                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3411                 if (!map)
3412                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3413                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3414         }
3415 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3416         /*
3417          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3418          */
3419         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3420                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3421 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3422                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3423                         mem_map -= pgdat->node_start_pfn;
3424 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3425         }
3426 #endif
3427 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3428 }
3429
3430 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
3431                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
3432                 unsigned long *zholes_size)
3433 {
3434         pgdat->node_id = nid;
3435         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3436         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3437
3438         alloc_node_mem_map(pgdat);
3439
3440         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3441 }
3442
3443 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3444
3445 #if MAX_NUMNODES > 1
3446 /*
3447  * Figure out the number of possible node ids.
3448  */
3449 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3450 {
3451         unsigned int node;
3452         unsigned int highest = 0;
3453
3454         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3455                 highest = node;
3456         nr_node_ids = highest + 1;
3457 }
3458 #else
3459 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3460 {
3461 }
3462 #endif
3463
3464 /**
3465  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3466  * @nid: The node ID the range resides on
3467  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3468  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3469  *
3470  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3471  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3472  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3473  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3474  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3475  */
3476 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3477                                                 unsigned long end_pfn)
3478 {
3479         int i;
3480
3481         printk(KERN_DEBUG "Entering add_active_range(%d, %lu, %lu) "
3482                           "%d entries of %d used\n",
3483                           nid, start_pfn, end_pfn,
3484                           nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3485
3486         /* Merge with existing active regions if possible */
3487         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3488                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3489                         continue;
3490
3491                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3492                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3493                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3494                         return;
3495
3496                 /* Merge forward if suitable */
3497                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3498                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3499                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3500                         return;
3501                 }
3502
3503                 /* Merge backward if suitable */
3504                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3505                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3506                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3507                         return;
3508                 }
3509         }
3510
3511         /* Check that early_node_map is large enough */
3512         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3513                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3514                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3515                 return;
3516         }
3517
3518         early_node_map[i].nid = nid;
3519         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3520         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3521         nr_nodemap_entries = i + 1;
3522 }
3523
3524 /**
3525  * shrink_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3526  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3527  * @old_end_pfn: The old end PFN of the range
3528  * @new_end_pfn: The new PFN of the range
3529  *
3530  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3531  * The map is kept at the end physical page range that has already been
3532  * registered with add_active_range(). This function allows an arch to shrink
3533  * an existing registered range.
3534  */
3535 void __init shrink_active_range(unsigned int nid, unsigned long old_end_pfn,
3536                                                 unsigned long new_end_pfn)
3537 {
3538         int i;
3539
3540         /* Find the old active region end and shrink */
3541         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3542                 if (early_node_map[i].end_pfn == old_end_pfn) {
3543                         early_node_map[i].end_pfn = new_end_pfn;
3544                         break;
3545                 }
3546 }
3547
3548 /**
3549  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3550  *
3551  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3552  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3553  * all currently registered regions.
3554  */
3555 void __init remove_all_active_ranges(void)
3556 {
3557         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3558         nr_nodemap_entries = 0;
3559 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3560         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
3561         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
3562 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
3563 }
3564
3565 /* Compare two active node_active_regions */
3566 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3567 {
3568         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3569         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3570
3571         /* Done this way to avoid overflows */
3572         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3573                 return 1;
3574         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3575                 return -1;
3576
3577         return 0;
3578 }
3579
3580 /* sort the node_map by start_pfn */
3581 static void __init sort_node_map(void)
3582 {
3583         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3584                         sizeof(struct node_active_region),
3585                         cmp_node_active_region, NULL);
3586 }
3587
3588 /* Find the lowest pfn for a node */
3589 unsigned long __init find_min_pfn_for_node(unsigned long nid)
3590 {
3591         int i;
3592         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3593
3594         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3595         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3596                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3597
3598         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3599                 printk(KERN_WARNING
3600                         "Could not find start_pfn for node %lu\n", nid);
3601                 return 0;
3602         }
3603
3604         return min_pfn;
3605 }
3606
3607 /**
3608  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3609  *
3610  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3611  * add_active_range().
3612  */
3613 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3614 {
3615         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3616 }
3617
3618 /**
3619  * find_max_pfn_with_active_regions - Find the maximum PFN registered
3620  *
3621  * It returns the maximum PFN based on information provided via
3622  * add_active_range().
3623  */
3624 unsigned long __init find_max_pfn_with_active_regions(void)
3625 {
3626         int i;
3627         unsigned long max_pfn = 0;
3628
3629         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3630                 max_pfn = max(max_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3631
3632         return max_pfn;
3633 }
3634
3635 /*
3636  * early_calculate_totalpages()
3637  * Sum pages in active regions for movable zone.
3638  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3639  */
3640 unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3641 {
3642         int i;
3643         unsigned long totalpages = 0;
3644
3645         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3646                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3647                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3648                 totalpages += pages;
3649                 if (pages)
3650                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3651         }
3652         return totalpages;
3653 }
3654
3655 /*
3656  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3657  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3658  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3659  * others
3660  */
3661 void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3662 {
3663         int i, nid;
3664         unsigned long usable_startpfn;
3665         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3666         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3667         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
3668
3669         /*
3670          * If movablecore was specified, calculate what size of
3671          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
3672          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
3673          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
3674          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
3675          * what movablecore would have allowed.
3676          */
3677         if (required_movablecore) {
3678                 unsigned long corepages;
3679
3680                 /*
3681                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
3682                  * was requested by the user
3683                  */
3684                 required_movablecore =
3685                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3686                 corepages = totalpages - required_movablecore;
3687
3688                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
3689         }
3690
3691         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
3692         if (!required_kernelcore)
3693                 return;
3694
3695         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
3696         find_usable_zone_for_movable();
3697         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
3698
3699 restart:
3700         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
3701         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3702         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
3703                 /*
3704                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
3705                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
3706                  * amount of memory for the kernel
3707                  */
3708                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
3709                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3710
3711                 /*
3712                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
3713                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
3714                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
3715                  */
3716                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
3717
3718                 /* Go through each range of PFNs within this node */
3719                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3720                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3721                         unsigned long size_pages;
3722
3723                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
3724                                                 zone_movable_pfn[nid]);
3725                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3726                         if (start_pfn >= end_pfn)
3727                                 continue;
3728
3729                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
3730                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
3731                                 unsigned long kernel_pages;
3732                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
3733                                                                 - start_pfn;
3734
3735                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
3736                                                         kernelcore_remaining);
3737                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
3738                                                         required_kernelcore);
3739
3740                                 /* Continue if range is now fully accounted */
3741                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
3742
3743                                         /*
3744                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
3745                                          * that if we have to rebalance
3746                                          * kernelcore across nodes, we will
3747                                          * not double account here
3748                                          */
3749                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
3750                                         continue;
3751                                 }
3752                                 start_pfn = usable_startpfn;
3753                         }
3754
3755                         /*
3756                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
3757                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
3758                          * number of pages used as kernelcore
3759                          */
3760                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
3761                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
3762                                 size_pages = kernelcore_remaining;
3763                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
3764
3765                         /*
3766                          * Some kernelcore has been met, update counts and
3767                          * break if the kernelcore for this node has been
3768                          * satisified
3769                          */
3770                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
3771                                                                 size_pages);
3772                         kernelcore_remaining -= size_pages;
3773                         if (!kernelcore_remaining)
3774                                 break;
3775                 }
3776         }
3777
3778         /*
3779          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
3780          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
3781          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
3782          * satisified
3783          */
3784         usable_nodes--;
3785         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
3786                 goto restart;
3787
3788         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
3789         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
3790                 zone_movable_pfn[nid] =
3791                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
3792 }
3793
3794 /* Any regular memory on that node ? */
3795 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
3796 {
3797 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3798         enum zone_type zone_type;
3799
3800         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
3801                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
3802                 if (zone->present_pages)
3803                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
3804         }
3805 #endif
3806 }
3807
3808 /**
3809  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
3810  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
3811  *
3812  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
3813  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
3814  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
3815  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
3816  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
3817  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
3818  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
3819  * at arch_max_dma_pfn.
3820  */
3821 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
3822 {
3823         unsigned long nid;
3824         enum zone_type i;
3825
3826         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
3827         sort_node_map();
3828
3829         /* Record where the zone boundaries are */
3830         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
3831                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
3832         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
3833                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
3834         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
3835         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
3836         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
3837                 if (i == ZONE_MOVABLE)
3838                         continue;
3839                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
3840                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
3841                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
3842                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
3843         }
3844         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
3845         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
3846
3847         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
3848         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
3849         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
3850
3851         /* Print out the zone ranges */
3852         printk("Zone PFN ranges:\n");
3853         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
3854                 if (i == ZONE_MOVABLE)
3855                         continue;
3856                 printk("  %-8s %8lu -> %8lu\n",
3857                                 zone_names[i],
3858                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
3859                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
3860         }
3861
3862         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
3863         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
3864         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
3865                 if (zone_movable_pfn[i])
3866                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
3867         }
3868
3869         /* Print out the early_node_map[] */
3870         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
3871         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3872                 printk("  %3d: %8lu -> %8lu\n", early_node_map[i].nid,
3873                                                 early_node_map[i].start_pfn,
3874                                                 early_node_map[i].end_pfn);
3875
3876         /* Initialise every node */
3877         setup_nr_node_ids();
3878         for_each_online_node(nid) {
3879                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3880                 free_area_init_node(nid, pgdat, NULL,
3881                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
3882
3883                 /* Any memory on that node */
3884                 if (pgdat->node_present_pages)
3885                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
3886                 check_for_regular_memory(pgdat);
3887         }
3888 }
3889
3890 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
3891 {
3892         unsigned long long coremem;
3893         if (!p)
3894                 return -EINVAL;
3895
3896         coremem = memparse(p, &p);
3897         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
3898
3899         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
3900         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
3901
3902         return 0;
3903 }
3904
3905 /*
3906  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
3907  * cannot be reclaimed or migrated.
3908  */
3909 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
3910 {
3911         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
3916  * can be reclaimed or migrated.
3917  */
3918 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
3919 {
3920         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
3921 }
3922
3923 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
3924 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
3925
3926 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3927
3928 /**
3929  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
3930  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
3931  *
3932  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
3933  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
3934  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
3935  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
3936  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
3937  * smaller per-cpu batchsize.
3938  */
3939 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
3940 {
3941         dma_reserve = new_dma_reserve;
3942 }
3943
3944 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3945 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
3946 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
3947
3948 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
3949 #endif
3950
3951 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
3952 {
3953         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
3954                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
3955 }
3956
3957 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
3958                                  unsigned long action, void *hcpu)
3959 {
3960         int cpu = (unsigned long)hcpu;
3961
3962         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
3963                 local_irq_disable();
3964                 __drain_pages(cpu);
3965                 vm_events_fold_cpu(cpu);
3966                 local_irq_enable();
3967                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
3968         }
3969         return NOTIFY_OK;
3970 }
3971
3972 void __init page_alloc_init(void)
3973 {
3974         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
3975 }
3976
3977 /*
3978  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
3979  *      or min_free_kbytes changes.
3980  */
3981 static void calculate_totalreserve_pages(void)
3982 {
3983         struct pglist_data *pgdat;
3984         unsigned long reserve_pages = 0;
3985         enum zone_type i, j;
3986
3987         for_each_online_pgdat(pgdat) {
3988                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
3989                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
3990                         unsigned long max = 0;
3991
3992                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
3993                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3994                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
3995                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
3996                         }
3997
3998                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
3999                         max += zone->pages_high;
4000
4001                         if (max > zone->present_pages)
4002                                 max = zone->present_pages;
4003                         reserve_pages += max;
4004                 }
4005         }
4006         totalreserve_pages = reserve_pages;
4007 }
4008
4009 /*
4010  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4011  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4012  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4013  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4014  */
4015 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4016 {
4017         struct pglist_data *pgdat;
4018         enum zone_type j, idx;
4019
4020         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4021                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4022                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4023                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4024
4025                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4026
4027                         idx = j;
4028                         while (idx) {
4029                                 struct zone *lower_zone;
4030
4031                                 idx--;
4032
4033                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4034                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4035
4036                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4037                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4038                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4039                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4040                         }
4041                 }
4042         }
4043
4044         /* update totalreserve_pages */
4045         calculate_totalreserve_pages();
4046 }
4047
4048 /**
4049  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
4050  *
4051  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
4052  * with respect to min_free_kbytes.
4053  */
4054 void setup_per_zone_pages_min(void)
4055 {
4056         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4057         unsigned long lowmem_pages = 0;
4058         struct zone *zone;
4059         unsigned long flags;
4060
4061         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4062         for_each_zone(zone) {
4063                 if (!is_highmem(zone))
4064                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4065         }
4066
4067         for_each_zone(zone) {
4068                 u64 tmp;
4069
4070                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
4071                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4072                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4073                 if (is_highmem(zone)) {
4074                         /*
4075                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4076                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4077                          * value here.
4078                          *
4079                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
4080                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4081                          * not be capped for highmem.
4082                          */
4083                         int min_pages;
4084
4085                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4086                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4087                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4088                         if (min_pages > 128)
4089                                 min_pages = 128;
4090                         zone->pages_min = min_pages;
4091                 } else {
4092                         /*
4093                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4094                          * proportionate to the zone's size.
4095                          */
4096                         zone->pages_min = tmp;
4097                 }
4098
4099                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
4100                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
4101                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4102                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
4103         }
4104
4105         /* update totalreserve_pages */
4106         calculate_totalreserve_pages();
4107 }
4108
4109 /*
4110  * Initialise min_free_kbytes.
4111  *
4112  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4113  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4114  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4115  *
4116  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4117  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4118  *
4119  * which yields
4120  *
4121  * 16MB:        512k
4122  * 32MB:        724k
4123  * 64MB:        1024k
4124  * 128MB:       1448k
4125  * 256MB:       2048k
4126  * 512MB:       2896k
4127  * 1024MB:      4096k
4128  * 2048MB:      5792k
4129  * 4096MB:      8192k
4130  * 8192MB:      11584k
4131  * 16384MB:     16384k
4132  */
4133 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
4134 {
4135         unsigned long lowmem_kbytes;
4136
4137         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4138
4139         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4140         if (min_free_kbytes < 128)
4141                 min_free_kbytes = 128;
4142         if (min_free_kbytes > 65536)
4143                 min_free_kbytes = 65536;
4144         setup_per_zone_pages_min();
4145         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4146         return 0;
4147 }
4148 module_init(init_per_zone_pages_min)
4149
4150 /*
4151  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4152  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4153  *      changes.
4154  */
4155 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4156         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4157 {
4158         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4159         if (write)
4160                 setup_per_zone_pages_min();
4161         return 0;
4162 }
4163
4164 #ifdef CONFIG_NUMA
4165 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4166         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4167 {
4168         struct zone *zone;
4169         int rc;
4170
4171         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4172         if (rc)
4173                 return rc;
4174
4175         for_each_zone(zone)
4176                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4177                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4178         return 0;
4179 }
4180
4181 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4182         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4183 {
4184         struct zone *zone;
4185         int rc;
4186
4187         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4188         if (rc)
4189                 return rc;
4190
4191         for_each_zone(zone)
4192                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4193                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4194         return 0;
4195 }
4196 #endif
4197
4198 /*
4199  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4200  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4201  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4202  *
4203  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4204  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4205  * if in function of the boot time zone sizes.
4206  */
4207 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4208         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4209 {
4210         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4211         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4212         return 0;
4213 }
4214
4215 /*
4216  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4217  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4218  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4219  */
4220
4221 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4222         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4223 {
4224         struct zone *zone;
4225         unsigned int cpu;
4226         int ret;
4227
4228         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4229         if (!write || (ret == -EINVAL))
4230                 return ret;
4231         for_each_zone(zone) {
4232                 for_each_online_cpu(cpu) {
4233                         unsigned long  high;
4234                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4235                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4236                 }
4237         }
4238         return 0;
4239 }
4240
4241 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4242
4243 #ifdef CONFIG_NUMA
4244 static int __init set_hashdist(char *str)
4245 {
4246         if (!str)
4247                 return 0;
4248         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4249         return 1;
4250 }
4251 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4252 #endif
4253
4254 /*
4255  * allocate a large system hash table from bootmem
4256  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4257  *   quantity of entries
4258  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4259  */
4260 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4261                                      unsigned long bucketsize,
4262                                      unsigned long numentries,
4263                                      int scale,
4264                                      int flags,
4265                                      unsigned int *_hash_shift,
4266                                      unsigned int *_hash_mask,
4267                                      unsigned long limit)
4268 {
4269         unsigned long long max = limit;
4270         unsigned long log2qty, size;
4271         void *table = NULL;
4272
4273         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4274         if (!numentries) {
4275                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4276                 numentries = nr_kernel_pages;
4277                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4278                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4279                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4280
4281                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4282                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4283                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4284                 else
4285                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4286
4287                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4288                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4289                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4290         }
4291         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4292
4293         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4294         if (max == 0) {
4295                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4296                 do_div(max, bucketsize);
4297         }
4298
4299         if (numentries > max)
4300                 numentries = max;
4301
4302         log2qty = ilog2(numentries);
4303
4304         do {
4305                 size = bucketsize << log2qty;
4306                 if (flags & HASH_EARLY)
4307                         table = alloc_bootmem(size);
4308                 else if (hashdist)
4309                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4310                 else {
4311                         unsigned long order;
4312                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
4313                                 ;
4314                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
4315                         /*
4316                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4317                          * some pages at the end of hash table.
4318                          */
4319                         if (table) {
4320                                 unsigned long alloc_end = (unsigned long)table +
4321                                                 (PAGE_SIZE << order);
4322                                 unsigned long used = (unsigned long)table +
4323                                                 PAGE_ALIGN(size);
4324                                 split_page(virt_to_page(table), order);
4325                                 while (used < alloc_end) {
4326                                         free_page(used);
4327                                         used += PAGE_SIZE;
4328                                 }
4329                         }
4330                 }
4331         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4332
4333         if (!table)
4334                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4335
4336         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4337                tablename,
4338                (1U << log2qty),
4339                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4340                size);
4341
4342         if (_hash_shift)
4343                 *_hash_shift = log2qty;
4344         if (_hash_mask)
4345                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4346
4347         return table;
4348 }
4349
4350 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
4351 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
4352 {
4353         return __pfn_to_page(pfn);
4354 }
4355 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
4356 {
4357         return __page_to_pfn(page);
4358 }
4359 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
4360 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
4361 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */
4362
4363 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4364 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4365                                                         unsigned long pfn)
4366 {
4367 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4368         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4369 #else
4370         return zone->pageblock_flags;
4371 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4372 }
4373
4374 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4375 {
4376 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4377         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4378         return (pfn >> (MAX_ORDER-1)) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4379 #else
4380         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4381         return (pfn >> (MAX_ORDER-1)) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4382 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4383 }
4384
4385 /**
4386  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the MAX_ORDER_NR_PAGES block of pages
4387  * @page: The page within the block of interest
4388  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4389  * @end_bitidx: The last bit of interest
4390  * returns pageblock_bits flags
4391  */
4392 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4393                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4394 {
4395         struct zone *zone;
4396         unsigned long *bitmap;
4397         unsigned long pfn, bitidx;
4398         unsigned long flags = 0;
4399         unsigned long value = 1;
4400
4401         zone = page_zone(page);
4402         pfn = page_to_pfn(page);
4403         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4404         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4405
4406         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4407                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4408                         flags |= value;
4409
4410         return flags;
4411 }
4412
4413 /**
4414  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a MAX_ORDER_NR_PAGES block of pages
4415  * @page: The page within the block of interest
4416  * @start_bitidx: The first bit of interest
4417  * @end_bitidx: The last bit of interest
4418  * @flags: The flags to set
4419  */
4420 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4421                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4422 {
4423         struct zone *zone;
4424         unsigned long *bitmap;
4425         unsigned long pfn, bitidx;
4426         unsigned long value = 1;
4427
4428         zone = page_zone(page);
4429         pfn = page_to_pfn(page);
4430         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4431         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4432
4433         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4434                 if (flags & value)
4435                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4436                 else
4437                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4438 }