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