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