badpage: ratelimit print_bad_pte and bad_page
[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
50 #include <asm/tlbflush.h>
51 #include <asm/div64.h>
52 #include "internal.h"
53
54 /*
55  * Array of node states.
56  */
57 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
58         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
59         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
60 #ifndef CONFIG_NUMA
61         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
62 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
63         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
64 #endif
65         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
66 #endif  /* NUMA */
67 };
68 EXPORT_SYMBOL(node_states);
69
70 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
71 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
72 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
73 int percpu_pagelist_fraction;
74
75 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
76 int pageblock_order __read_mostly;
77 #endif
78
79 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
80
81 /*
82  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
83  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
84  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
85  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
86  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
87  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
88  *
89  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
90  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
91  */
92 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
93 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
94          256,
95 #endif
96 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
97          256,
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100          32,
101 #endif
102          32,
103 };
104
105 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
106
107 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
108 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
109          "DMA",
110 #endif
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
112          "DMA32",
113 #endif
114          "Normal",
115 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
116          "HighMem",
117 #endif
118          "Movable",
119 };
120
121 int min_free_kbytes = 1024;
122
123 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
124 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
125 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
126
127 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
128   /*
129    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
130    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
131    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
132    * so the number of times add_active_range() can be called is
133    * related to the number of nodes and the number of holes
134    */
135   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
136     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
137     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
138   #else
139     #if MAX_NUMNODES >= 32
140       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
141       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
142     #else
143       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
144       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
145     #endif
146   #endif
147
148   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
149   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
150   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
151   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
152 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
153   static unsigned long __meminitdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
154   static unsigned long __meminitdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
155 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
156   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
157   static unsigned long __initdata required_movablecore;
158   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
159
160   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
161   int movable_zone;
162   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
163 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
164
165 #if MAX_NUMNODES > 1
166 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
167 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
168 #endif
169
170 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
171
172 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
173 {
174         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
175                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
176 }
177
178 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
179 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
180 {
181         int ret = 0;
182         unsigned seq;
183         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
184
185         do {
186                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
187                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
188                         ret = 1;
189                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
190                         ret = 1;
191         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
192
193         return ret;
194 }
195
196 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
197 {
198         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
199                 return 0;
200         if (zone != page_zone(page))
201                 return 0;
202
203         return 1;
204 }
205 /*
206  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
207  */
208 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
209 {
210         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
211                 return 1;
212         if (!page_is_consistent(zone, page))
213                 return 1;
214
215         return 0;
216 }
217 #else
218 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
219 {
220         return 0;
221 }
222 #endif
223
224 static void bad_page(struct page *page)
225 {
226         static unsigned long resume;
227         static unsigned long nr_shown;
228         static unsigned long nr_unshown;
229
230         /*
231          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
232          * or allow a steady drip of one report per second.
233          */
234         if (nr_shown == 60) {
235                 if (time_before(jiffies, resume)) {
236                         nr_unshown++;
237                         goto out;
238                 }
239                 if (nr_unshown) {
240                         printk(KERN_EMERG
241                                 "Bad page state: %lu messages suppressed\n",
242                                 nr_unshown);
243                         nr_unshown = 0;
244                 }
245                 nr_shown = 0;
246         }
247         if (nr_shown++ == 0)
248                 resume = jiffies + 60 * HZ;
249
250         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
251                 current->comm, page_to_pfn(page));
252         printk(KERN_EMERG
253                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
254                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
255                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
256         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
257
258         dump_stack();
259 out:
260         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
261         __ClearPageBuddy(page);
262         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
263 }
264
265 /*
266  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
267  *
268  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
269  *
270  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
271  *
272  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
273  * the head page (even the head page has this).
274  *
275  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
276  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
277  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
278  */
279
280 static void free_compound_page(struct page *page)
281 {
282         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
283 }
284
285 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
286 {
287         int i;
288         int nr_pages = 1 << order;
289
290         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
291         set_compound_order(page, order);
292         __SetPageHead(page);
293         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
294                 struct page *p = page + i;
295
296                 __SetPageTail(p);
297                 p->first_page = page;
298         }
299 }
300
301 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
302 void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned long order)
303 {
304         int i;
305         int nr_pages = 1 << order;
306         struct page *p = page + 1;
307
308         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
309         set_compound_order(page, order);
310         __SetPageHead(page);
311         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
312                 __SetPageTail(p);
313                 p->first_page = page;
314         }
315 }
316 #endif
317
318 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
319 {
320         int i;
321         int nr_pages = 1 << order;
322         int bad = 0;
323
324         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
325             unlikely(!PageHead(page))) {
326                 bad_page(page);
327                 bad++;
328         }
329
330         __ClearPageHead(page);
331
332         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
333                 struct page *p = page + i;
334
335                 if (unlikely(!PageTail(p) | (p->first_page != page))) {
336                         bad_page(page);
337                         bad++;
338                 }
339                 __ClearPageTail(p);
340         }
341
342         return bad;
343 }
344
345 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
346 {
347         int i;
348
349         /*
350          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
351          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
352          */
353         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
354         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
355                 clear_highpage(page + i);
356 }
357
358 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
359 {
360         set_page_private(page, order);
361         __SetPageBuddy(page);
362 }
363
364 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
365 {
366         __ClearPageBuddy(page);
367         set_page_private(page, 0);
368 }
369
370 /*
371  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
372  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
373  *
374  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
375  * the following equation:
376  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
377  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
378  * 1 buddy is #10:
379  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
380  *
381  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
382  * satisfies the following equation:
383  *     P = B & ~(1 << O)
384  *
385  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
386  */
387 static inline struct page *
388 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
389 {
390         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
391
392         return page + (buddy_idx - page_idx);
393 }
394
395 static inline unsigned long
396 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
397 {
398         return (page_idx & ~(1 << order));
399 }
400
401 /*
402  * This function checks whether a page is free && is the buddy
403  * we can do coalesce a page and its buddy if
404  * (a) the buddy is not in a hole &&
405  * (b) the buddy is in the buddy system &&
406  * (c) a page and its buddy have the same order &&
407  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
408  *
409  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
410  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
411  *
412  * For recording page's order, we use page_private(page).
413  */
414 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
415                                                                 int order)
416 {
417         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
418                 return 0;
419
420         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
421                 return 0;
422
423         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
424                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
425                 return 1;
426         }
427         return 0;
428 }
429
430 /*
431  * Freeing function for a buddy system allocator.
432  *
433  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
434  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
435  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
436  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
437  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
438  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
439  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
440  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
441  * parts of the VM system.
442  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
443  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
444  * order is recorded in page_private(page) field.
445  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
446  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
447  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
448  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
449  * triggers coalescing into a block of larger size.            
450  *
451  * -- wli
452  */
453
454 static inline void __free_one_page(struct page *page,
455                 struct zone *zone, unsigned int order)
456 {
457         unsigned long page_idx;
458         int order_size = 1 << order;
459         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
460
461         if (unlikely(PageCompound(page)))
462                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
463                         return;
464
465         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
466
467         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
468         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
469
470         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
471         while (order < MAX_ORDER-1) {
472                 unsigned long combined_idx;
473                 struct page *buddy;
474
475                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
476                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
477                         break;
478
479                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
480                 list_del(&buddy->lru);
481                 zone->free_area[order].nr_free--;
482                 rmv_page_order(buddy);
483                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
484                 page = page + (combined_idx - page_idx);
485                 page_idx = combined_idx;
486                 order++;
487         }
488         set_page_order(page, order);
489         list_add(&page->lru,
490                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
491         zone->free_area[order].nr_free++;
492 }
493
494 static inline int free_pages_check(struct page *page)
495 {
496         free_page_mlock(page);
497         if (unlikely(page_mapcount(page) |
498                 (page->mapping != NULL)  |
499                 (page_count(page) != 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         while (count--) {
527                 struct page *page;
528
529                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
530                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
531                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
532                 list_del(&page->lru);
533                 __free_one_page(page, zone, order);
534         }
535         spin_unlock(&zone->lock);
536 }
537
538 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
539 {
540         spin_lock(&zone->lock);
541         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
542         zone->pages_scanned = 0;
543         __free_one_page(page, zone, order);
544         spin_unlock(&zone->lock);
545 }
546
547 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
548 {
549         unsigned long flags;
550         int i;
551         int bad = 0;
552
553         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
554                 bad += free_pages_check(page + i);
555         if (bad)
556                 return;
557
558         if (!PageHighMem(page)) {
559                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
560                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
561                                            PAGE_SIZE << order);
562         }
563         arch_free_page(page, order);
564         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
565
566         local_irq_save(flags);
567         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
568         free_one_page(page_zone(page), page, order);
569         local_irq_restore(flags);
570 }
571
572 /*
573  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
574  */
575 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
576 {
577         if (order == 0) {
578                 __ClearPageReserved(page);
579                 set_page_count(page, 0);
580                 set_page_refcounted(page);
581                 __free_page(page);
582         } else {
583                 int loop;
584
585                 prefetchw(page);
586                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
587                         struct page *p = &page[loop];
588
589                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
590                                 prefetchw(p + 1);
591                         __ClearPageReserved(p);
592                         set_page_count(p, 0);
593                 }
594
595                 set_page_refcounted(page);
596                 __free_pages(page, order);
597         }
598 }
599
600
601 /*
602  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
603  * Please do not alter this order without good reasons and regression
604  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
605  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
606  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
607  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
608  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
609  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
610  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
611  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
612  *
613  * -- wli
614  */
615 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
616         int low, int high, struct free_area *area,
617         int migratetype)
618 {
619         unsigned long size = 1 << high;
620
621         while (high > low) {
622                 area--;
623                 high--;
624                 size >>= 1;
625                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
626                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
627                 area->nr_free++;
628                 set_page_order(&page[size], high);
629         }
630 }
631
632 /*
633  * This page is about to be returned from the page allocator
634  */
635 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
636 {
637         if (unlikely(page_mapcount(page) |
638                 (page->mapping != NULL)  |
639                 (page_count(page) != 0)  |
640                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
641                 bad_page(page);
642                 return 1;
643         }
644
645         set_page_private(page, 0);
646         set_page_refcounted(page);
647
648         arch_alloc_page(page, order);
649         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
650
651         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
652                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
653
654         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
655                 prep_compound_page(page, order);
656
657         return 0;
658 }
659
660 /*
661  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
662  * the smallest available page from the freelists
663  */
664 static struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
665                                                 int migratetype)
666 {
667         unsigned int current_order;
668         struct free_area * area;
669         struct page *page;
670
671         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
672         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
673                 area = &(zone->free_area[current_order]);
674                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
675                         continue;
676
677                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
678                                                         struct page, lru);
679                 list_del(&page->lru);
680                 rmv_page_order(page);
681                 area->nr_free--;
682                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
683                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
684                 return page;
685         }
686
687         return NULL;
688 }
689
690
691 /*
692  * This array describes the order lists are fallen back to when
693  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
694  */
695 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
696         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
697         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
698         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
699         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
700 };
701
702 /*
703  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
704  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
705  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
706  */
707 static int move_freepages(struct zone *zone,
708                           struct page *start_page, struct page *end_page,
709                           int migratetype)
710 {
711         struct page *page;
712         unsigned long order;
713         int pages_moved = 0;
714
715 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
716         /*
717          * page_zone is not safe to call in this context when
718          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
719          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
720          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
721          * grouping pages by mobility
722          */
723         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
724 #endif
725
726         for (page = start_page; page <= end_page;) {
727                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
728                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
729
730                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
731                         page++;
732                         continue;
733                 }
734
735                 if (!PageBuddy(page)) {
736                         page++;
737                         continue;
738                 }
739
740                 order = page_order(page);
741                 list_del(&page->lru);
742                 list_add(&page->lru,
743                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
744                 page += 1 << order;
745                 pages_moved += 1 << order;
746         }
747
748         return pages_moved;
749 }
750
751 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
752                                 int migratetype)
753 {
754         unsigned long start_pfn, end_pfn;
755         struct page *start_page, *end_page;
756
757         start_pfn = page_to_pfn(page);
758         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
759         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
760         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
761         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
762
763         /* Do not cross zone boundaries */
764         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
765                 start_page = page;
766         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
767                 return 0;
768
769         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
770 }
771
772 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
773 static struct page *__rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order,
774                                                 int start_migratetype)
775 {
776         struct free_area * area;
777         int current_order;
778         struct page *page;
779         int migratetype, i;
780
781         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
782         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
783                                                 --current_order) {
784                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
785                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
786
787                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
788                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
789                                 continue;
790
791                         area = &(zone->free_area[current_order]);
792                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
793                                 continue;
794
795                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
796                                         struct page, lru);
797                         area->nr_free--;
798
799                         /*
800                          * If breaking a large block of pages, move all free
801                          * pages to the preferred allocation list. If falling
802                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
803                          * agressive about taking ownership of free pages
804                          */
805                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
806                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
807                                 unsigned long pages;
808                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
809                                                                 start_migratetype);
810
811                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
812                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
813                                         set_pageblock_migratetype(page,
814                                                                 start_migratetype);
815
816                                 migratetype = start_migratetype;
817                         }
818
819                         /* Remove the page from the freelists */
820                         list_del(&page->lru);
821                         rmv_page_order(page);
822                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
823                                                         -(1UL << order));
824
825                         if (current_order == pageblock_order)
826                                 set_pageblock_migratetype(page,
827                                                         start_migratetype);
828
829                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
830                         return page;
831                 }
832         }
833
834         /* Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation */
835         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_RESERVE);
836 }
837
838 /*
839  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
840  * Call me with the zone->lock already held.
841  */
842 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
843                                                 int migratetype)
844 {
845         struct page *page;
846
847         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
848
849         if (unlikely(!page))
850                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
851
852         return page;
853 }
854
855 /* 
856  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
857  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
858  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
859  */
860 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
861                         unsigned long count, struct list_head *list,
862                         int migratetype)
863 {
864         int i;
865         
866         spin_lock(&zone->lock);
867         for (i = 0; i < count; ++i) {
868                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
869                 if (unlikely(page == NULL))
870                         break;
871
872                 /*
873                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
874                  * in physical page order. The page is added to the callers and
875                  * list and the list head then moves forward. From the callers
876                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
877                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
878                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
879                  * properly.
880                  */
881                 list_add(&page->lru, list);
882                 set_page_private(page, migratetype);
883                 list = &page->lru;
884         }
885         spin_unlock(&zone->lock);
886         return i;
887 }
888
889 #ifdef CONFIG_NUMA
890 /*
891  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
892  * currently executing processor on remote nodes after they have
893  * expired.
894  *
895  * Note that this function must be called with the thread pinned to
896  * a single processor.
897  */
898 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
899 {
900         unsigned long flags;
901         int to_drain;
902
903         local_irq_save(flags);
904         if (pcp->count >= pcp->batch)
905                 to_drain = pcp->batch;
906         else
907                 to_drain = pcp->count;
908         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
909         pcp->count -= to_drain;
910         local_irq_restore(flags);
911 }
912 #endif
913
914 /*
915  * Drain pages of the indicated processor.
916  *
917  * The processor must either be the current processor and the
918  * thread pinned to the current processor or a processor that
919  * is not online.
920  */
921 static void drain_pages(unsigned int cpu)
922 {
923         unsigned long flags;
924         struct zone *zone;
925
926         for_each_zone(zone) {
927                 struct per_cpu_pageset *pset;
928                 struct per_cpu_pages *pcp;
929
930                 if (!populated_zone(zone))
931                         continue;
932
933                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
934
935                 pcp = &pset->pcp;
936                 local_irq_save(flags);
937                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
938                 pcp->count = 0;
939                 local_irq_restore(flags);
940         }
941 }
942
943 /*
944  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
945  */
946 void drain_local_pages(void *arg)
947 {
948         drain_pages(smp_processor_id());
949 }
950
951 /*
952  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
953  */
954 void drain_all_pages(void)
955 {
956         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
957 }
958
959 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
960
961 void mark_free_pages(struct zone *zone)
962 {
963         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
964         unsigned long flags;
965         int order, t;
966         struct list_head *curr;
967
968         if (!zone->spanned_pages)
969                 return;
970
971         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
972
973         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
974         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
975                 if (pfn_valid(pfn)) {
976                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
977
978                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
979                                 swsusp_unset_page_free(page);
980                 }
981
982         for_each_migratetype_order(order, t) {
983                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
984                         unsigned long i;
985
986                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
987                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
988                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
989                 }
990         }
991         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
992 }
993 #endif /* CONFIG_PM */
994
995 /*
996  * Free a 0-order page
997  */
998 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
999 {
1000         struct zone *zone = page_zone(page);
1001         struct per_cpu_pages *pcp;
1002         unsigned long flags;
1003
1004         if (PageAnon(page))
1005                 page->mapping = NULL;
1006         if (free_pages_check(page))
1007                 return;
1008
1009         if (!PageHighMem(page)) {
1010                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1011                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1012         }
1013         arch_free_page(page, 0);
1014         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1015
1016         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1017         local_irq_save(flags);
1018         __count_vm_event(PGFREE);
1019         if (cold)
1020                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1021         else
1022                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1023         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1024         pcp->count++;
1025         if (pcp->count >= pcp->high) {
1026                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1027                 pcp->count -= pcp->batch;
1028         }
1029         local_irq_restore(flags);
1030         put_cpu();
1031 }
1032
1033 void free_hot_page(struct page *page)
1034 {
1035         free_hot_cold_page(page, 0);
1036 }
1037         
1038 void free_cold_page(struct page *page)
1039 {
1040         free_hot_cold_page(page, 1);
1041 }
1042
1043 /*
1044  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1045  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1046  * Each sub-page must be freed individually.
1047  *
1048  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1049  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1050  */
1051 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1052 {
1053         int i;
1054
1055         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1056         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1057         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1058                 set_page_refcounted(page + i);
1059 }
1060
1061 /*
1062  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1063  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1064  * or two.
1065  */
1066 static struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1067                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
1068 {
1069         unsigned long flags;
1070         struct page *page;
1071         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1072         int cpu;
1073         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_flags);
1074
1075 again:
1076         cpu  = get_cpu();
1077         if (likely(order == 0)) {
1078                 struct per_cpu_pages *pcp;
1079
1080                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1081                 local_irq_save(flags);
1082                 if (!pcp->count) {
1083                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1084                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1085                         if (unlikely(!pcp->count))
1086                                 goto failed;
1087                 }
1088
1089                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1090                 if (cold) {
1091                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1092                                 if (page_private(page) == migratetype)
1093                                         break;
1094                 } else {
1095                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1096                                 if (page_private(page) == migratetype)
1097                                         break;
1098                 }
1099
1100                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1101                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1102                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1103                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1104                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1105                 }
1106
1107                 list_del(&page->lru);
1108                 pcp->count--;
1109         } else {
1110                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1111                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1112                 spin_unlock(&zone->lock);
1113                 if (!page)
1114                         goto failed;
1115         }
1116
1117         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1118         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1119         local_irq_restore(flags);
1120         put_cpu();
1121
1122         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1123         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1124                 goto again;
1125         return page;
1126
1127 failed:
1128         local_irq_restore(flags);
1129         put_cpu();
1130         return NULL;
1131 }
1132
1133 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
1134 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
1135 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
1136 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
1137 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1138 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1139 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1140
1141 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1142
1143 static struct fail_page_alloc_attr {
1144         struct fault_attr attr;
1145
1146         u32 ignore_gfp_highmem;
1147         u32 ignore_gfp_wait;
1148         u32 min_order;
1149
1150 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1151
1152         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1153         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1154         struct dentry *min_order_file;
1155
1156 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1157
1158 } fail_page_alloc = {
1159         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1160         .ignore_gfp_wait = 1,
1161         .ignore_gfp_highmem = 1,
1162         .min_order = 1,
1163 };
1164
1165 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1166 {
1167         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1168 }
1169 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1170
1171 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1172 {
1173         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1174                 return 0;
1175         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1176                 return 0;
1177         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1178                 return 0;
1179         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1180                 return 0;
1181
1182         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1183 }
1184
1185 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1186
1187 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1188 {
1189         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1190         struct dentry *dir;
1191         int err;
1192
1193         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1194                                        "fail_page_alloc");
1195         if (err)
1196                 return err;
1197         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1198
1199         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1200                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1201                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1202
1203         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1204                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1205                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1206         fail_page_alloc.min_order_file =
1207                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1208                                    &fail_page_alloc.min_order);
1209
1210         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1211             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1212             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1213                 err = -ENOMEM;
1214                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1215                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1216                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1217                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1218         }
1219
1220         return err;
1221 }
1222
1223 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1224
1225 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1226
1227 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1228
1229 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1230 {
1231         return 0;
1232 }
1233
1234 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1235
1236 /*
1237  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1238  * of the allocation.
1239  */
1240 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1241                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1242 {
1243         /* free_pages my go negative - that's OK */
1244         long min = mark;
1245         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1246         int o;
1247
1248         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1249                 min -= min / 2;
1250         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1251                 min -= min / 4;
1252
1253         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1254                 return 0;
1255         for (o = 0; o < order; o++) {
1256                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1257                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1258
1259                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1260                 min >>= 1;
1261
1262                 if (free_pages <= min)
1263                         return 0;
1264         }
1265         return 1;
1266 }
1267
1268 #ifdef CONFIG_NUMA
1269 /*
1270  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1271  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1272  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1273  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1274  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1275  *
1276  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1277  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1278  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1279  *
1280  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1281  * nothing and returns NULL.
1282  *
1283  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1284  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1285  *
1286  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1287  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1288  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1289  * quickly as we can.
1290  */
1291 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1292 {
1293         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1294         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1295
1296         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1297         if (!zlc)
1298                 return NULL;
1299
1300         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1301                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1302                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1303         }
1304
1305         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1306                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1307                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1308         return allowednodes;
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1313  * if it is worth looking at further for free memory:
1314  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1315  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1316  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1317  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1318  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1319  * else return false (zero) if it is not.
1320  *
1321  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1322  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1323  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1324  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1325  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1326  * into the second scan of the zonelist.
1327  *
1328  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1329  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1330  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1331  * unturned looking for a free page.
1332  */
1333 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1334                                                 nodemask_t *allowednodes)
1335 {
1336         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1337         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1338         int n;                          /* node that zone *z is on */
1339
1340         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1341         if (!zlc)
1342                 return 1;
1343
1344         i = z - zonelist->_zonerefs;
1345         n = zlc->z_to_n[i];
1346
1347         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1348         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1353  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1354  * from that zone don't waste time re-examining it.
1355  */
1356 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1357 {
1358         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1359         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1360
1361         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1362         if (!zlc)
1363                 return;
1364
1365         i = z - zonelist->_zonerefs;
1366
1367         set_bit(i, zlc->fullzones);
1368 }
1369
1370 #else   /* CONFIG_NUMA */
1371
1372 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1373 {
1374         return NULL;
1375 }
1376
1377 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1378                                 nodemask_t *allowednodes)
1379 {
1380         return 1;
1381 }
1382
1383 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1384 {
1385 }
1386 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1387
1388 /*
1389  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1390  * a page.
1391  */
1392 static struct page *
1393 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1394                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags)
1395 {
1396         struct zoneref *z;
1397         struct page *page = NULL;
1398         int classzone_idx;
1399         struct zone *zone, *preferred_zone;
1400         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1401         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1402         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1403
1404         (void)first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1405                                                         &preferred_zone);
1406         if (!preferred_zone)
1407                 return NULL;
1408
1409         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1410
1411 zonelist_scan:
1412         /*
1413          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1414          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1415          */
1416         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1417                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1418                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1419                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1420                                 continue;
1421                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1422                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1423                                 goto try_next_zone;
1424
1425                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1426                         unsigned long mark;
1427                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1428                                 mark = zone->pages_min;
1429                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1430                                 mark = zone->pages_low;
1431                         else
1432                                 mark = zone->pages_high;
1433                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1434                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1435                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1436                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1437                                         goto this_zone_full;
1438                         }
1439                 }
1440
1441                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order, gfp_mask);
1442                 if (page)
1443                         break;
1444 this_zone_full:
1445                 if (NUMA_BUILD)
1446                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1447 try_next_zone:
1448                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1449                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1450                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1451                         zlc_active = 1;
1452                         did_zlc_setup = 1;
1453                 }
1454         }
1455
1456         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1457                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1458                 zlc_active = 0;
1459                 goto zonelist_scan;
1460         }
1461         return page;
1462 }
1463
1464 /*
1465  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1466  */
1467 struct page *
1468 __alloc_pages_internal(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1469                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1470 {
1471         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1472         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1473         struct zoneref *z;
1474         struct zone *zone;
1475         struct page *page;
1476         struct reclaim_state reclaim_state;
1477         struct task_struct *p = current;
1478         int do_retry;
1479         int alloc_flags;
1480         unsigned long did_some_progress;
1481         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1482
1483         might_sleep_if(wait);
1484
1485         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1486                 return NULL;
1487
1488 restart:
1489         z = zonelist->_zonerefs;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
1490
1491         if (unlikely(!z->zone)) {
1492                 /*
1493                  * Happens if we have an empty zonelist as a result of
1494                  * GFP_THISNODE being used on a memoryless node
1495                  */
1496                 return NULL;
1497         }
1498
1499         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1500                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
1501         if (page)
1502                 goto got_pg;
1503
1504         /*
1505          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1506          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1507          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1508          * using a larger set of nodes after it has established that the
1509          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1510          * over allocated.
1511          */
1512         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1513                 goto nopage;
1514
1515         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1516                 wakeup_kswapd(zone, order);
1517
1518         /*
1519          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1520          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1521          * to how we want to proceed.
1522          *
1523          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1524          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1525          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1526          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1527          */
1528         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1529         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1530                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1531         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1532                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1533         if (wait)
1534                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1535
1536         /*
1537          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1538          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1539          *
1540          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1541          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1542          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1543          */
1544         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1545                                                 high_zoneidx, alloc_flags);
1546         if (page)
1547                 goto got_pg;
1548
1549         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1550
1551 rebalance:
1552         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1553                         && !in_interrupt()) {
1554                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1555 nofail_alloc:
1556                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1557                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1558                                 zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1559                         if (page)
1560                                 goto got_pg;
1561                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1562                                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1563                                 goto nofail_alloc;
1564                         }
1565                 }
1566                 goto nopage;
1567         }
1568
1569         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1570         if (!wait)
1571                 goto nopage;
1572
1573         cond_resched();
1574
1575         /* We now go into synchronous reclaim */
1576         cpuset_memory_pressure_bump();
1577         /*
1578          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1579          */
1580         cpuset_update_task_memory_state();
1581         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1582         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1583         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1584
1585         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask);
1586
1587         p->reclaim_state = NULL;
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, alloc_flags);
1598                 if (page)
1599                         goto got_pg;
1600         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1601                 if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1602                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
1603                         goto restart;
1604                 }
1605
1606                 /*
1607                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1608                  * very high watermark here, this is only to catch
1609                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1610                  * under heavy pressure.
1611                  */
1612                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1613                         order, zonelist, high_zoneidx,
1614                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1615                 if (page) {
1616                         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1617                         goto got_pg;
1618                 }
1619
1620                 /* The OOM killer will not help higher order allocs so fail */
1621                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
1622                         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1623                         goto nopage;
1624                 }
1625
1626                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1627                 clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1628                 goto restart;
1629         }
1630
1631         /*
1632          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1633          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1634          *
1635          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1636          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1637          * implementations.
1638          *
1639          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1640          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1641          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1642          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1643          * allocation still fails, we stop retrying.
1644          */
1645         pages_reclaimed += did_some_progress;
1646         do_retry = 0;
1647         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1648                 if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
1649                         do_retry = 1;
1650                 } else {
1651                         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT &&
1652                                 pages_reclaimed < (1 << order))
1653                                         do_retry = 1;
1654                 }
1655                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1656                         do_retry = 1;
1657         }
1658         if (do_retry) {
1659                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1660                 goto rebalance;
1661         }
1662
1663 nopage:
1664         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1665                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1666                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1667                         p->comm, order, gfp_mask);
1668                 dump_stack();
1669                 show_mem();
1670         }
1671 got_pg:
1672         return page;
1673 }
1674 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_internal);
1675
1676 /*
1677  * Common helper functions.
1678  */
1679 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1680 {
1681         struct page * page;
1682         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1683         if (!page)
1684                 return 0;
1685         return (unsigned long) page_address(page);
1686 }
1687
1688 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1689
1690 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1691 {
1692         struct page * page;
1693
1694         /*
1695          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1696          * a highmem page
1697          */
1698         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1699
1700         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1701         if (page)
1702                 return (unsigned long) page_address(page);
1703         return 0;
1704 }
1705
1706 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1707
1708 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1709 {
1710         int i = pagevec_count(pvec);
1711
1712         while (--i >= 0)
1713                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1714 }
1715
1716 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1717 {
1718         if (put_page_testzero(page)) {
1719                 if (order == 0)
1720                         free_hot_page(page);
1721                 else
1722                         __free_pages_ok(page, order);
1723         }
1724 }
1725
1726 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1727
1728 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1729 {
1730         if (addr != 0) {
1731                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1732                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1733         }
1734 }
1735
1736 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1737
1738 /**
1739  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1740  * @size: the number of bytes to allocate
1741  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1742  *
1743  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1744  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1745  * allocate memory in power-of-two pages.
1746  *
1747  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1748  *
1749  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1750  */
1751 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1752 {
1753         unsigned int order = get_order(size);
1754         unsigned long addr;
1755
1756         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1757         if (addr) {
1758                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1759                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1760
1761                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1762                 while (used < alloc_end) {
1763                         free_page(used);
1764                         used += PAGE_SIZE;
1765                 }
1766         }
1767
1768         return (void *)addr;
1769 }
1770 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1771
1772 /**
1773  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1774  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1775  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1776  *
1777  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1778  */
1779 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1780 {
1781         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1782         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1783
1784         while (addr < end) {
1785                 free_page(addr);
1786                 addr += PAGE_SIZE;
1787         }
1788 }
1789 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1790
1791 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1792 {
1793         struct zoneref *z;
1794         struct zone *zone;
1795
1796         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1797         unsigned int sum = 0;
1798
1799         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1800
1801         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1802                 unsigned long size = zone->present_pages;
1803                 unsigned long high = zone->pages_high;
1804                 if (size > high)
1805                         sum += size - high;
1806         }
1807
1808         return sum;
1809 }
1810
1811 /*
1812  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1813  */
1814 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1815 {
1816         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1817 }
1818 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1819
1820 /*
1821  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1822  */
1823 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1824 {
1825         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1826 }
1827
1828 static inline void show_node(struct zone *zone)
1829 {
1830         if (NUMA_BUILD)
1831                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1832 }
1833
1834 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1835 {
1836         val->totalram = totalram_pages;
1837         val->sharedram = 0;
1838         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1839         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1840         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1841         val->freehigh = nr_free_highpages();
1842         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1843 }
1844
1845 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1846
1847 #ifdef CONFIG_NUMA
1848 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1849 {
1850         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1851
1852         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1853         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
1854 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1855         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1856         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
1857                         NR_FREE_PAGES);
1858 #else
1859         val->totalhigh = 0;
1860         val->freehigh = 0;
1861 #endif
1862         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1863 }
1864 #endif
1865
1866 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1867
1868 /*
1869  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1870  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1871  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1872  */
1873 void show_free_areas(void)
1874 {
1875         int cpu;
1876         struct zone *zone;
1877
1878         for_each_zone(zone) {
1879                 if (!populated_zone(zone))
1880                         continue;
1881
1882                 show_node(zone);
1883                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1884
1885                 for_each_online_cpu(cpu) {
1886                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1887
1888                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1889
1890                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1891                                cpu, pageset->pcp.high,
1892                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
1893                 }
1894         }
1895
1896         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
1897                 " inactive_file:%lu"
1898 //TODO:  check/adjust line lengths
1899 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1900                 " unevictable:%lu"
1901 #endif
1902                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
1903                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
1904                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
1905                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
1906                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
1907                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
1908 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1909                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
1910 #endif
1911                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1912                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1913                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1914                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
1915                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1916                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1917                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1918                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
1919                 global_page_state(NR_BOUNCE));
1920
1921         for_each_zone(zone) {
1922                 int i;
1923
1924                 if (!populated_zone(zone))
1925                         continue;
1926
1927                 show_node(zone);
1928                 printk("%s"
1929                         " free:%lukB"
1930                         " min:%lukB"
1931                         " low:%lukB"
1932                         " high:%lukB"
1933                         " active_anon:%lukB"
1934                         " inactive_anon:%lukB"
1935                         " active_file:%lukB"
1936                         " inactive_file:%lukB"
1937 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1938                         " unevictable:%lukB"
1939 #endif
1940                         " present:%lukB"
1941                         " pages_scanned:%lu"
1942                         " all_unreclaimable? %s"
1943                         "\n",
1944                         zone->name,
1945                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
1946                         K(zone->pages_min),
1947                         K(zone->pages_low),
1948                         K(zone->pages_high),
1949                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
1950                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
1951                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
1952                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
1953 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
1954                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
1955 #endif
1956                         K(zone->present_pages),
1957                         zone->pages_scanned,
1958                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
1959                         );
1960                 printk("lowmem_reserve[]:");
1961                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1962                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1963                 printk("\n");
1964         }
1965
1966         for_each_zone(zone) {
1967                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1968
1969                 if (!populated_zone(zone))
1970                         continue;
1971
1972                 show_node(zone);
1973                 printk("%s: ", zone->name);
1974
1975                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1976                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1977                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1978                         total += nr[order] << order;
1979                 }
1980                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1981                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1982                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1983                 printk("= %lukB\n", K(total));
1984         }
1985
1986         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
1987
1988         show_swap_cache_info();
1989 }
1990
1991 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
1992 {
1993         zoneref->zone = zone;
1994         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
1995 }
1996
1997 /*
1998  * Builds allocation fallback zone lists.
1999  *
2000  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2001  */
2002 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2003                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2004 {
2005         struct zone *zone;
2006
2007         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2008         zone_type++;
2009
2010         do {
2011                 zone_type--;
2012                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2013                 if (populated_zone(zone)) {
2014                         zoneref_set_zone(zone,
2015                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2016                         check_highest_zone(zone_type);
2017                 }
2018
2019         } while (zone_type);
2020         return nr_zones;
2021 }
2022
2023
2024 /*
2025  *  zonelist_order:
2026  *  0 = automatic detection of better ordering.
2027  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2028  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2029  *
2030  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2031  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2032  */
2033 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2034 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2035 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2036
2037 /* zonelist order in the kernel.
2038  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2039  */
2040 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2041 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2042
2043
2044 #ifdef CONFIG_NUMA
2045 /* The value user specified ....changed by config */
2046 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2047 /* string for sysctl */
2048 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2049 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2050
2051 /*
2052  * interface for configure zonelist ordering.
2053  * command line option "numa_zonelist_order"
2054  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2055  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2056  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2057  */
2058
2059 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2060 {
2061         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2062                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2063         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2064                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2065         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2066                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2067         } else {
2068                 printk(KERN_WARNING
2069                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2070                         "%s\n", s);
2071                 return -EINVAL;
2072         }
2073         return 0;
2074 }
2075
2076 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2077 {
2078         if (s)
2079                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2080         return 0;
2081 }
2082 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2083
2084 /*
2085  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2086  */
2087 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2088                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2089                 loff_t *ppos)
2090 {
2091         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2092         int ret;
2093
2094         if (write)
2095                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2096                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2097         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2098         if (ret)
2099                 return ret;
2100         if (write) {
2101                 int oldval = user_zonelist_order;
2102                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2103                         /*
2104                          * bogus value.  restore saved string
2105                          */
2106                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2107                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2108                         user_zonelist_order = oldval;
2109                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2110                         build_all_zonelists();
2111         }
2112         return 0;
2113 }
2114
2115
2116 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
2117 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2118
2119 /**
2120  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2121  * @node: node whose fallback list we're appending
2122  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2123  *
2124  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2125  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2126  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2127  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2128  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2129  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2130  * on them otherwise.
2131  * It returns -1 if no node is found.
2132  */
2133 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2134 {
2135         int n, val;
2136         int min_val = INT_MAX;
2137         int best_node = -1;
2138         node_to_cpumask_ptr(tmp, 0);
2139
2140         /* Use the local node if we haven't already */
2141         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2142                 node_set(node, *used_node_mask);
2143                 return node;
2144         }
2145
2146         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2147
2148                 /* Don't want a node to appear more than once */
2149                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2150                         continue;
2151
2152                 /* Use the distance array to find the distance */
2153                 val = node_distance(node, n);
2154
2155                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2156                 val += (n < node);
2157
2158                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2159                 node_to_cpumask_ptr_next(tmp, n);
2160                 if (!cpus_empty(*tmp))
2161                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2162
2163                 /* Slight preference for less loaded node */
2164                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2165                 val += node_load[n];
2166
2167                 if (val < min_val) {
2168                         min_val = val;
2169                         best_node = n;
2170                 }
2171         }
2172
2173         if (best_node >= 0)
2174                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2175
2176         return best_node;
2177 }
2178
2179
2180 /*
2181  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2182  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2183  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2184  */
2185 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2186 {
2187         int j;
2188         struct zonelist *zonelist;
2189
2190         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2191         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2192                 ;
2193         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2194                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2195         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2196         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2197 }
2198
2199 /*
2200  * Build gfp_thisnode zonelists
2201  */
2202 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2203 {
2204         int j;
2205         struct zonelist *zonelist;
2206
2207         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2208         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2209         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2210         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2211 }
2212
2213 /*
2214  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2215  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2216  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2217  * may still exist in local DMA zone.
2218  */
2219 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2220
2221 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2222 {
2223         int pos, j, node;
2224         int zone_type;          /* needs to be signed */
2225         struct zone *z;
2226         struct zonelist *zonelist;
2227
2228         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2229         pos = 0;
2230         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2231                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2232                         node = node_order[j];
2233                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2234                         if (populated_zone(z)) {
2235                                 zoneref_set_zone(z,
2236                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2237                                 check_highest_zone(zone_type);
2238                         }
2239                 }
2240         }
2241         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2242         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2243 }
2244
2245 static int default_zonelist_order(void)
2246 {
2247         int nid, zone_type;
2248         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2249         struct zone *z;
2250         int average_size;
2251         /*
2252          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2253          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2254          * into OOM very easily.
2255          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2256          */
2257         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2258         low_kmem_size = 0;
2259         total_size = 0;
2260         for_each_online_node(nid) {
2261                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2262                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2263                         if (populated_zone(z)) {
2264                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2265                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2266                                 total_size += z->present_pages;
2267                         }
2268                 }
2269         }
2270         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2271             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2272                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2273         /*
2274          * look into each node's config.
2275          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2276          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2277          */
2278         average_size = total_size /
2279                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2280         for_each_online_node(nid) {
2281                 low_kmem_size = 0;
2282                 total_size = 0;
2283                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2284                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2285                         if (populated_zone(z)) {
2286                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2287                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2288                                 total_size += z->present_pages;
2289                         }
2290                 }
2291                 if (low_kmem_size &&
2292                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2293                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2294                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2295         }
2296         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2297 }
2298
2299 static void set_zonelist_order(void)
2300 {
2301         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2302                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2303         else
2304                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2305 }
2306
2307 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2308 {
2309         int j, node, load;
2310         enum zone_type i;
2311         nodemask_t used_mask;
2312         int local_node, prev_node;
2313         struct zonelist *zonelist;
2314         int order = current_zonelist_order;
2315
2316         /* initialize zonelists */
2317         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2318                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2319                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2320                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2321         }
2322
2323         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2324         local_node = pgdat->node_id;
2325         load = num_online_nodes();
2326         prev_node = local_node;
2327         nodes_clear(used_mask);
2328
2329         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2330         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2331         j = 0;
2332
2333         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2334                 int distance = node_distance(local_node, node);
2335
2336                 /*
2337                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2338                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2339                  */
2340                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2341                         zone_reclaim_mode = 1;
2342
2343                 /*
2344                  * We don't want to pressure a particular node.
2345                  * So adding penalty to the first node in same
2346                  * distance group to make it round-robin.
2347                  */
2348                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2349                         node_load[node] = load;
2350
2351                 prev_node = node;
2352                 load--;
2353                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2354                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2355                 else
2356                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2357         }
2358
2359         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2360                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2361                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2362         }
2363
2364         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2365 }
2366
2367 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2368 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2369 {
2370         struct zonelist *zonelist;
2371         struct zonelist_cache *zlc;
2372         struct zoneref *z;
2373
2374         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2375         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2376         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2377         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2378                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2379 }
2380
2381
2382 #else   /* CONFIG_NUMA */
2383
2384 static void set_zonelist_order(void)
2385 {
2386         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2387 }
2388
2389 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2390 {
2391         int node, local_node;
2392         enum zone_type j;
2393         struct zonelist *zonelist;
2394
2395         local_node = pgdat->node_id;
2396
2397         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2398         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2399
2400         /*
2401          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2402          * of all the other nodes.
2403          * We don't want to pressure a particular node, so when
2404          * building the zones for node N, we make sure that the
2405          * zones coming right after the local ones are those from
2406          * node N+1 (modulo N)
2407          */
2408         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2409                 if (!node_online(node))
2410                         continue;
2411                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2412                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2413         }
2414         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2415                 if (!node_online(node))
2416                         continue;
2417                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2418                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2419         }
2420
2421         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2422         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2423 }
2424
2425 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2426 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2427 {
2428         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2429 }
2430
2431 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2432
2433 /* return values int ....just for stop_machine() */
2434 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2435 {
2436         int nid;
2437
2438         for_each_online_node(nid) {
2439                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2440
2441                 build_zonelists(pgdat);
2442                 build_zonelist_cache(pgdat);
2443         }
2444         return 0;
2445 }
2446
2447 void build_all_zonelists(void)
2448 {
2449         set_zonelist_order();
2450
2451         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2452                 __build_all_zonelists(NULL);
2453                 mminit_verify_zonelist();
2454                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2455         } else {
2456                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2457                    of zonelist */
2458                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2459                 /* cpuset refresh routine should be here */
2460         }
2461         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2462         /*
2463          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2464          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2465          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2466          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2467          * disabled and enable it later
2468          */
2469         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2470                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2471         else
2472                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2473
2474         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2475                 "Total pages: %ld\n",
2476                         num_online_nodes(),
2477                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2478                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2479                         vm_total_pages);
2480 #ifdef CONFIG_NUMA
2481         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2482 #endif
2483 }
2484
2485 /*
2486  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2487  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2488  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2489  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2490  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2491  * conservative, even though it seems large.
2492  *
2493  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2494  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2495  */
2496 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2497
2498 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2499 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2500 {
2501         unsigned long size = 1;
2502
2503         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2504
2505         while (size < pages)
2506                 size <<= 1;
2507
2508         /*
2509          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2510          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2511          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2512          */
2513         size = min(size, 4096UL);
2514
2515         return max(size, 4UL);
2516 }
2517 #else
2518 /*
2519  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2520  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2521  *
2522  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2523  *
2524  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2525  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2526  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2527  *
2528  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2529  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2530  *
2531  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2532  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2533  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2534  */
2535 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2536 {
2537         return 4096UL;
2538 }
2539 #endif
2540
2541 /*
2542  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2543  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2544  * hash function before the remainder is taken.
2545  */
2546 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2547 {
2548         return ffz(~size);
2549 }
2550
2551 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2552
2553 /*
2554  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2555  * of blocks reserved is based on zone->pages_min. The memory within the
2556  * reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2557  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2558  * blocks as reclaim kicks in
2559  */
2560 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2561 {
2562         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2563         struct page *page;
2564         unsigned long reserve, block_migratetype;
2565
2566         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2567         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2568         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2569         reserve = roundup(zone->pages_min, pageblock_nr_pages) >>
2570                                                         pageblock_order;
2571
2572         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2573                 if (!pfn_valid(pfn))
2574                         continue;
2575                 page = pfn_to_page(pfn);
2576
2577                 /* Watch out for overlapping nodes */
2578                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2579                         continue;
2580
2581                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2582                 if (PageReserved(page))
2583                         continue;
2584
2585                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2586
2587                 /* If this block is reserved, account for it */
2588                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2589                         reserve--;
2590                         continue;
2591                 }
2592
2593                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2594                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2595                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2596                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2597                         reserve--;
2598                         continue;
2599                 }
2600
2601                 /*
2602                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2603                  * take it back
2604                  */
2605                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2606                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2607                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2608                 }
2609         }
2610 }
2611
2612 /*
2613  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2614  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2615  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2616  */
2617 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2618                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2619 {
2620         struct page *page;
2621         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2622         unsigned long pfn;
2623         struct zone *z;
2624
2625         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2626                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2627
2628         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2629         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2630                 /*
2631                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2632                  * handed to this function.  They do not
2633                  * exist on hotplugged memory.
2634                  */
2635                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2636                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2637                                 continue;
2638                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2639                                 continue;
2640                 }
2641                 page = pfn_to_page(pfn);
2642                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2643                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2644                 init_page_count(page);
2645                 reset_page_mapcount(page);
2646                 SetPageReserved(page);
2647                 /*
2648                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2649                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2650                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2651                  * the address space during boot when many long-lived
2652                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2653                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2654                  * setup_zone_migrate_reserve()
2655                  *
2656                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2657                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2658                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2659                  * pfn out of zone.
2660                  */
2661                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2662                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2663                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2664                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2665
2666                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2667 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2668                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2669                 if (!is_highmem_idx(zone))
2670                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2671 #endif
2672         }
2673 }
2674
2675 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2676 {
2677         int order, t;
2678         for_each_migratetype_order(order, t) {
2679                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2680                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2681         }
2682 }
2683
2684 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2685 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2686         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2687 #endif
2688
2689 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2690 {
2691         int batch;
2692
2693         /*
2694          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2695          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2696          *
2697          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2698          */
2699         batch = zone->present_pages / 1024;
2700         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2701                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2702         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2703         if (batch < 1)
2704                 batch = 1;
2705
2706         /*
2707          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2708          * of 2 value was found to be more likely to have
2709          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2710          *
2711          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2712          * batches of pages, one task can end up with a lot
2713          * of pages of one half of the possible page colors
2714          * and the other with pages of the other colors.
2715          */
2716         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
2717
2718         return batch;
2719 }
2720
2721 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2722 {
2723         struct per_cpu_pages *pcp;
2724
2725         memset(p, 0, sizeof(*p));
2726
2727         pcp = &p->pcp;
2728         pcp->count = 0;
2729         pcp->high = 6 * batch;
2730         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2731         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2732 }
2733
2734 /*
2735  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2736  * to the value high for the pageset p.
2737  */
2738
2739 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2740                                 unsigned long high)
2741 {
2742         struct per_cpu_pages *pcp;
2743
2744         pcp = &p->pcp;
2745         pcp->high = high;
2746         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2747         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2748                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2749 }
2750
2751
2752 #ifdef CONFIG_NUMA
2753 /*
2754  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2755  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2756  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2757  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2758  * with interrupts disabled.
2759  *
2760  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2761  *
2762  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2763  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2764  * hotplugged processors.
2765  *
2766  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2767  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2768  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2769  */
2770 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2771
2772 /*
2773  * Dynamically allocate memory for the
2774  * per cpu pageset array in struct zone.
2775  */
2776 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2777 {
2778         struct zone *zone, *dzone;
2779         int node = cpu_to_node(cpu);
2780
2781         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2782
2783         for_each_zone(zone) {
2784
2785                 if (!populated_zone(zone))
2786                         continue;
2787
2788                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2789                                          GFP_KERNEL, node);
2790                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2791                         goto bad;
2792
2793                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2794
2795                 if (percpu_pagelist_fraction)
2796                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2797                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2798         }
2799
2800         return 0;
2801 bad:
2802         for_each_zone(dzone) {
2803                 if (!populated_zone(dzone))
2804                         continue;
2805                 if (dzone == zone)
2806                         break;
2807                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2808                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2809         }
2810         return -ENOMEM;
2811 }
2812
2813 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2814 {
2815         struct zone *zone;
2816
2817         for_each_zone(zone) {
2818                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2819
2820                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2821                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2822                         kfree(pset);
2823                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2824         }
2825 }
2826
2827 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2828                 unsigned long action,
2829                 void *hcpu)
2830 {
2831         int cpu = (long)hcpu;
2832         int ret = NOTIFY_OK;
2833
2834         switch (action) {
2835         case CPU_UP_PREPARE:
2836         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2837                 if (process_zones(cpu))
2838                         ret = NOTIFY_BAD;
2839                 break;
2840         case CPU_UP_CANCELED:
2841         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2842         case CPU_DEAD:
2843         case CPU_DEAD_FROZEN:
2844                 free_zone_pagesets(cpu);
2845                 break;
2846         default:
2847                 break;
2848         }
2849         return ret;
2850 }
2851
2852 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
2853         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
2854
2855 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
2856 {
2857         int err;
2858
2859         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
2860          * A cpuup callback will do this for every cpu
2861          * as it comes online
2862          */
2863         err = process_zones(smp_processor_id());
2864         BUG_ON(err);
2865         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
2866 }
2867
2868 #endif
2869
2870 static noinline __init_refok
2871 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
2872 {
2873         int i;
2874         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2875         size_t alloc_size;
2876
2877         /*
2878          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
2879          * per zone.
2880          */
2881         zone->wait_table_hash_nr_entries =
2882                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
2883         zone->wait_table_bits =
2884                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
2885         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
2886                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
2887
2888         if (!slab_is_available()) {
2889                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
2890                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
2891         } else {
2892                 /*
2893                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
2894                  * via memory hot-add.
2895                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
2896                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
2897                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
2898                  * node itself as well.
2899                  * To use this new node's memory, further consideration will be
2900                  * necessary.
2901                  */
2902                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
2903         }
2904         if (!zone->wait_table)
2905                 return -ENOMEM;
2906
2907         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
2908                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
2909
2910         return 0;
2911 }
2912
2913 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2914 {
2915         int cpu;
2916         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2917
2918         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2919 #ifdef CONFIG_NUMA
2920                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2921                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2922                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2923 #else
2924                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2925 #endif
2926         }
2927         if (zone->present_pages)
2928                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2929                         zone->name, zone->present_pages, batch);
2930 }
2931
2932 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2933                                         unsigned long zone_start_pfn,
2934                                         unsigned long size,
2935                                         enum memmap_context context)
2936 {
2937         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2938         int ret;
2939         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
2940         if (ret)
2941                 return ret;
2942         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2943
2944         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2945
2946         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
2947                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
2948                         pgdat->node_id,
2949                         (unsigned long)zone_idx(zone),
2950                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
2951
2952         zone_init_free_lists(zone);
2953
2954         return 0;
2955 }
2956
2957 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2958 /*
2959  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
2960  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
2961  */
2962 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
2963 {
2964         int i;
2965
2966         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2967                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2968                         return i;
2969
2970         return -1;
2971 }
2972
2973 /*
2974  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2975  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
2976  */
2977 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2978 {
2979         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2980                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2981                         return index;
2982
2983         return -1;
2984 }
2985
2986 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2987 /*
2988  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2989  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2990  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2991  * alternative
2992  */
2993 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2994 {
2995         int i;
2996
2997         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2998                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2999                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3000
3001                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3002                         return early_node_map[i].nid;
3003         }
3004
3005         return 0;
3006 }
3007 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3008
3009 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3010 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3011         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3012                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3013
3014 /**
3015  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3016  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3017  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3018  *
3019  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3020  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3021  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3022  */
3023 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3024                                                 unsigned long max_low_pfn)
3025 {
3026         int i;
3027
3028         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3029                 unsigned long size_pages = 0;
3030                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3031
3032                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3033                         continue;
3034
3035                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3036                         end_pfn = max_low_pfn;
3037
3038                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3039                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3040                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3041                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3042         }
3043 }
3044
3045 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3046 {
3047         int i;
3048         int ret;
3049
3050         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3051                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3052                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3053                 if (ret)
3054                         break;
3055         }
3056 }
3057 /**
3058  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3059  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3060  *
3061  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3062  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3063  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3064  */
3065 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3066 {
3067         int i;
3068
3069         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3070                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3071                                 early_node_map[i].start_pfn,
3072                                 early_node_map[i].end_pfn);
3073 }
3074
3075 /**
3076  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
3077  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
3078  * @start_pfn: The start pfn of the node
3079  * @end_pfn: The end pfn of the node
3080  *
3081  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
3082  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
3083  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
3084  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
3085  * be used later.
3086  */
3087 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3088 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
3089                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3090 {
3091         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "zoneboundary",
3092                         "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
3093                         nid, start_pfn, end_pfn);
3094
3095         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
3096         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
3097                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
3098
3099         /* Update the boundaries */
3100         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
3101                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
3102         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
3103                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
3104 }
3105
3106 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
3107 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
3108                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3109 {
3110         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "zoneboundary",
3111                         "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
3112                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
3113
3114         /* Return if boundary information has not been provided */
3115         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
3116                 return;
3117
3118         /* Check the boundaries and update if necessary */
3119         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
3120                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
3121         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
3122                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
3123 }
3124 #else
3125 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
3126                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
3127
3128 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
3129                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
3130 #endif
3131
3132
3133 /**
3134  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3135  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3136  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3137  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3138  *
3139  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3140  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3141  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3142  * PFNs will be 0.
3143  */
3144 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3145                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3146 {
3147         int i;
3148         *start_pfn = -1UL;
3149         *end_pfn = 0;
3150
3151         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3152                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3153                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3154         }
3155
3156         if (*start_pfn == -1UL)
3157                 *start_pfn = 0;
3158
3159         /* Push the node boundaries out if requested */
3160         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
3161 }
3162
3163 /*
3164  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3165  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3166  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3167  */
3168 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3169 {
3170         int zone_index;
3171         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3172                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3173                         continue;
3174
3175                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3176                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3177                         break;
3178         }
3179
3180         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3181         movable_zone = zone_index;
3182 }
3183
3184 /*
3185  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3186  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3187  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3188  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3189  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3190  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3191  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3192  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3193  */
3194 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3195                                         unsigned long zone_type,
3196                                         unsigned long node_start_pfn,
3197                                         unsigned long node_end_pfn,
3198                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3199                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3200 {
3201         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3202         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3203                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3204                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3205                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3206                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3207                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3208
3209                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3210                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3211                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3212                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3213
3214                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3215                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3216                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3217         }
3218 }
3219
3220 /*
3221  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3222  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3223  */
3224 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3225                                         unsigned long zone_type,
3226                                         unsigned long *ignored)
3227 {
3228         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3229         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3230
3231         /* Get the start and end of the node and zone */
3232         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3233         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3234         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3235         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3236                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3237                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3238
3239         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3240         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3241                 return 0;
3242
3243         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3244         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3245         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3246
3247         /* Return the spanned pages */
3248         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3249 }
3250
3251 /*
3252  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3253  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3254  */
3255 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3256                                 unsigned long range_start_pfn,
3257                                 unsigned long range_end_pfn)
3258 {
3259         int i = 0;
3260         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3261         unsigned long start_pfn;
3262
3263         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3264         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3265         if (i == -1)
3266                 return 0;
3267
3268         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3269
3270         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3271         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3272                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3273
3274         /* Find all holes for the zone within the node */
3275         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3276
3277                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3278                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3279                         break;
3280
3281                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3282                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3283                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3284
3285                 /* Update the hole size cound and move on */
3286                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3287                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3288                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3289                 }
3290                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3291         }
3292
3293         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3294         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3295                 hole_pages += range_end_pfn -
3296                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3297
3298         return hole_pages;
3299 }
3300
3301 /**
3302  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3303  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3304  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3305  *
3306  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3307  */
3308 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3309                                                         unsigned long end_pfn)
3310 {
3311         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3312 }
3313
3314 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3315 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3316                                         unsigned long zone_type,
3317                                         unsigned long *ignored)
3318 {
3319         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3320         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3321
3322         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3323         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3324                                                         node_start_pfn);
3325         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3326                                                         node_end_pfn);
3327
3328         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3329                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3330                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3331         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3332 }
3333
3334 #else
3335 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3336                                         unsigned long zone_type,
3337                                         unsigned long *zones_size)
3338 {
3339         return zones_size[zone_type];
3340 }
3341
3342 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3343                                                 unsigned long zone_type,
3344                                                 unsigned long *zholes_size)
3345 {
3346         if (!zholes_size)
3347                 return 0;
3348
3349         return zholes_size[zone_type];
3350 }
3351
3352 #endif
3353
3354 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3355                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3356 {
3357         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3358         enum zone_type i;
3359
3360         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3361                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3362                                                                 zones_size);
3363         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3364
3365         realtotalpages = totalpages;
3366         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3367                 realtotalpages -=
3368                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3369                                                                 zholes_size);
3370         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3371         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3372                                                         realtotalpages);
3373 }
3374
3375 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3376 /*
3377  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3378  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3379  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3380  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3381  * bytes.
3382  */
3383 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3384 {
3385         unsigned long usemapsize;
3386
3387         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3388         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3389         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3390         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3391
3392         return usemapsize / 8;
3393 }
3394
3395 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3396                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3397 {
3398         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3399         zone->pageblock_flags = NULL;
3400         if (usemapsize)
3401                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3402 }
3403 #else
3404 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3405                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3406 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3407
3408 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3409
3410 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3411 static inline int pageblock_default_order(void)
3412 {
3413         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3414                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3415
3416         return MAX_ORDER-1;
3417 }
3418
3419 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3420 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3421 {
3422         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3423         if (pageblock_order)
3424                 return;
3425
3426         /*
3427          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3428          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3429          */
3430         pageblock_order = order;
3431 }
3432 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3433
3434 /*
3435  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3436  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3437  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3438  * pageblock_order based on the kernel config
3439  */
3440 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3441 {
3442         return MAX_ORDER-1;
3443 }
3444 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3445
3446 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3447
3448 /*
3449  * Set up the zone data structures:
3450  *   - mark all pages reserved
3451  *   - mark all memory queues empty
3452  *   - clear the memory bitmaps
3453  */
3454 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3455                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3456 {
3457         enum zone_type j;
3458         int nid = pgdat->node_id;
3459         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3460         int ret;
3461
3462         pgdat_resize_init(pgdat);
3463         pgdat->nr_zones = 0;
3464         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3465         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3466         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3467         
3468         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3469                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3470                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3471                 enum lru_list l;
3472
3473                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3474                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3475                                                                 zholes_size);
3476
3477                 /*
3478                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3479                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3480                  * and per-cpu initialisations
3481                  */
3482                 memmap_pages =
3483                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3484                 if (realsize >= memmap_pages) {
3485                         realsize -= memmap_pages;
3486                         if (memmap_pages)
3487                                 printk(KERN_DEBUG
3488                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3489                                        zone_names[j], memmap_pages);
3490                 } else
3491                         printk(KERN_WARNING
3492                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3493                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3494
3495                 /* Account for reserved pages */
3496                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3497                         realsize -= dma_reserve;
3498                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3499                                         zone_names[0], dma_reserve);
3500                 }
3501
3502                 if (!is_highmem_idx(j))
3503                         nr_kernel_pages += realsize;
3504                 nr_all_pages += realsize;
3505
3506                 zone->spanned_pages = size;
3507                 zone->present_pages = realsize;
3508 #ifdef CONFIG_NUMA
3509                 zone->node = nid;
3510                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3511                                                 / 100;
3512                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3513 #endif
3514                 zone->name = zone_names[j];
3515                 spin_lock_init(&zone->lock);
3516                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3517                 zone_seqlock_init(zone);
3518                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3519
3520                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3521
3522                 zone_pcp_init(zone);
3523                 for_each_lru(l) {
3524                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3525                         zone->lru[l].nr_scan = 0;
3526                 }
3527                 zone->recent_rotated[0] = 0;
3528                 zone->recent_rotated[1] = 0;
3529                 zone->recent_scanned[0] = 0;
3530                 zone->recent_scanned[1] = 0;
3531                 zap_zone_vm_stats(zone);
3532                 zone->flags = 0;
3533                 if (!size)
3534                         continue;
3535
3536                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3537                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3538                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3539                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3540                 BUG_ON(ret);
3541                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3542                 zone_start_pfn += size;
3543         }
3544 }
3545
3546 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3547 {
3548         /* Skip empty nodes */
3549         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3550                 return;
3551
3552 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3553         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3554         if (!pgdat->node_mem_map) {
3555                 unsigned long size, start, end;
3556                 struct page *map;
3557
3558                 /*
3559                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3560                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3561                  * for the buddy allocator to function correctly.
3562                  */
3563                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3564                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3565                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3566                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3567                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3568                 if (!map)
3569                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3570                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3571         }
3572 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3573         /*
3574          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3575          */
3576         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3577                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3578 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3579                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3580                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3581 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3582         }
3583 #endif
3584 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3585 }
3586
3587 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3588                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3589 {
3590         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3591
3592         pgdat->node_id = nid;
3593         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3594         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3595
3596         alloc_node_mem_map(pgdat);
3597 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3598         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3599                 nid, (unsigned long)pgdat,
3600                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3601 #endif
3602
3603         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3604 }
3605
3606 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3607
3608 #if MAX_NUMNODES > 1
3609 /*
3610  * Figure out the number of possible node ids.
3611  */
3612 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3613 {
3614         unsigned int node;
3615         unsigned int highest = 0;
3616
3617         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3618                 highest = node;
3619         nr_node_ids = highest + 1;
3620 }
3621 #else
3622 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3623 {
3624 }
3625 #endif
3626
3627 /**
3628  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3629  * @nid: The node ID the range resides on
3630  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3631  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3632  *
3633  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3634  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3635  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3636  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3637  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3638  */
3639 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3640                                                 unsigned long end_pfn)
3641 {
3642         int i;
3643
3644         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3645                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3646                         "%d entries of %d used\n",
3647                         nid, start_pfn, end_pfn,
3648                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3649
3650         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3651
3652         /* Merge with existing active regions if possible */
3653         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3654                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3655                         continue;
3656
3657                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3658                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3659                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3660                         return;
3661
3662                 /* Merge forward if suitable */
3663                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3664                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3665                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3666                         return;
3667                 }
3668
3669                 /* Merge backward if suitable */
3670                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3671                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3672                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3673                         return;
3674                 }
3675         }
3676
3677         /* Check that early_node_map is large enough */
3678         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3679                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3680                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3681                 return;
3682         }
3683
3684         early_node_map[i].nid = nid;
3685         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3686         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3687         nr_nodemap_entries = i + 1;
3688 }
3689
3690 /**
3691  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3692  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3693  * @start_pfn: The new PFN of the range
3694  * @end_pfn: The new PFN of the range
3695  *
3696  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3697  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3698  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3699  * range.
3700  */
3701 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3702                                 unsigned long end_pfn)
3703 {
3704         int i, j;
3705         int removed = 0;
3706
3707         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3708                           nid, start_pfn, end_pfn);
3709
3710         /* Find the old active region end and shrink */
3711         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3712                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3713                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3714                         /* clear it */
3715                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3716                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3717                         removed = 1;
3718                         continue;
3719                 }
3720                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3721                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3722                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3723                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3724                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3725                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3726                         continue;
3727                 }
3728                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3729                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3730                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3731                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3732                         continue;
3733                 }
3734         }
3735
3736         if (!removed)
3737                 return;
3738
3739         /* remove the blank ones */
3740         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3741                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3742                         continue;
3743                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3744                         continue;
3745                 /* we found it, get rid of it */
3746                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3747                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3748                                 sizeof(early_node_map[j]));
3749                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3750                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3751                 nr_nodemap_entries--;
3752         }
3753 }
3754
3755 /**
3756  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3757  *
3758  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3759  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3760  * all currently registered regions.
3761  */
3762 void __init remove_all_active_ranges(void)
3763 {
3764         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3765         nr_nodemap_entries = 0;
3766 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3767         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
3768         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
3769 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
3770 }
3771
3772 /* Compare two active node_active_regions */
3773 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3774 {
3775         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3776         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3777
3778         /* Done this way to avoid overflows */
3779         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3780                 return 1;
3781         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3782                 return -1;
3783
3784         return 0;
3785 }
3786
3787 /* sort the node_map by start_pfn */
3788 static void __init sort_node_map(void)
3789 {
3790         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3791                         sizeof(struct node_active_region),
3792                         cmp_node_active_region, NULL);
3793 }
3794
3795 /* Find the lowest pfn for a node */
3796 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3797 {
3798         int i;
3799         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3800
3801         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3802         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3803                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3804
3805         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3806                 printk(KERN_WARNING
3807                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3808                 return 0;
3809         }
3810
3811         return min_pfn;
3812 }
3813
3814 /**
3815  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3816  *
3817  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3818  * add_active_range().
3819  */
3820 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3821 {
3822         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3823 }
3824
3825 /*
3826  * early_calculate_totalpages()
3827  * Sum pages in active regions for movable zone.
3828  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3829  */
3830 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3831 {
3832         int i;
3833         unsigned long totalpages = 0;
3834
3835         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3836                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3837                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3838                 totalpages += pages;
3839                 if (pages)
3840                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3841         }
3842         return totalpages;
3843 }
3844
3845 /*
3846  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3847  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3848  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3849  * others
3850  */
3851 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3852 {
3853         int i, nid;
3854         unsigned long usable_startpfn;
3855         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3856         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3857         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
3858
3859         /*
3860          * If movablecore was specified, calculate what size of
3861          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
3862          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
3863          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
3864          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
3865          * what movablecore would have allowed.
3866          */
3867         if (required_movablecore) {
3868                 unsigned long corepages;
3869
3870                 /*
3871                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
3872                  * was requested by the user
3873                  */
3874                 required_movablecore =
3875                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3876                 corepages = totalpages - required_movablecore;
3877
3878                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
3879         }
3880
3881         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
3882         if (!required_kernelcore)
3883                 return;
3884
3885         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
3886         find_usable_zone_for_movable();
3887         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
3888
3889 restart:
3890         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
3891         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3892         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
3893                 /*
3894                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
3895                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
3896                  * amount of memory for the kernel
3897                  */
3898                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
3899                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3900
3901                 /*
3902                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
3903                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
3904                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
3905                  */
3906                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
3907
3908                 /* Go through each range of PFNs within this node */
3909                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3910                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3911                         unsigned long size_pages;
3912
3913                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
3914                                                 zone_movable_pfn[nid]);
3915                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3916                         if (start_pfn >= end_pfn)
3917                                 continue;
3918
3919                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
3920                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
3921                                 unsigned long kernel_pages;
3922                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
3923                                                                 - start_pfn;
3924
3925                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
3926                                                         kernelcore_remaining);
3927                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
3928                                                         required_kernelcore);
3929
3930                                 /* Continue if range is now fully accounted */
3931                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
3932
3933                                         /*
3934                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
3935                                          * that if we have to rebalance
3936                                          * kernelcore across nodes, we will
3937                                          * not double account here
3938                                          */
3939                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
3940                                         continue;
3941                                 }
3942                                 start_pfn = usable_startpfn;
3943                         }
3944
3945                         /*
3946                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
3947                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
3948                          * number of pages used as kernelcore
3949                          */
3950                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
3951                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
3952                                 size_pages = kernelcore_remaining;
3953                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
3954
3955                         /*
3956                          * Some kernelcore has been met, update counts and
3957                          * break if the kernelcore for this node has been
3958                          * satisified
3959                          */
3960                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
3961                                                                 size_pages);
3962                         kernelcore_remaining -= size_pages;
3963                         if (!kernelcore_remaining)
3964                                 break;
3965                 }
3966         }
3967
3968         /*
3969          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
3970          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
3971          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
3972          * satisified
3973          */
3974         usable_nodes--;
3975         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
3976                 goto restart;
3977
3978         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
3979         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
3980                 zone_movable_pfn[nid] =
3981                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
3982 }
3983
3984 /* Any regular memory on that node ? */
3985 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
3986 {
3987 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3988         enum zone_type zone_type;
3989
3990         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
3991                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
3992                 if (zone->present_pages)
3993                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
3994         }
3995 #endif
3996 }
3997
3998 /**
3999  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4000  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4001  *
4002  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4003  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4004  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4005  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4006  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4007  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4008  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4009  * at arch_max_dma_pfn.
4010  */
4011 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4012 {
4013         unsigned long nid;
4014         int i;
4015
4016         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4017         sort_node_map();
4018
4019         /* Record where the zone boundaries are */
4020         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4021                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4022         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4023                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4024         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4025         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4026         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4027                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4028                         continue;
4029                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4030                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4031                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4032                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4033         }
4034         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4035         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4036
4037         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4038         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4039         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4040
4041         /* Print out the zone ranges */
4042         printk("Zone PFN ranges:\n");
4043         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4044                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4045                         continue;
4046                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4047                                 zone_names[i],
4048                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4049                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4050         }
4051
4052         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4053         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4054         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4055                 if (zone_movable_pfn[i])
4056                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4057         }
4058
4059         /* Print out the early_node_map[] */
4060         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4061         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4062                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4063                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4064                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4065
4066         /* Initialise every node */
4067         mminit_verify_pageflags_layout();
4068         setup_nr_node_ids();
4069         for_each_online_node(nid) {
4070                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4071                 free_area_init_node(nid, NULL,
4072                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4073
4074                 /* Any memory on that node */
4075                 if (pgdat->node_present_pages)
4076                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4077                 check_for_regular_memory(pgdat);
4078         }
4079 }
4080
4081 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4082 {
4083         unsigned long long coremem;
4084         if (!p)
4085                 return -EINVAL;
4086
4087         coremem = memparse(p, &p);
4088         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4089
4090         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4091         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4092
4093         return 0;
4094 }
4095
4096 /*
4097  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4098  * cannot be reclaimed or migrated.
4099  */
4100 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4101 {
4102         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4103 }
4104
4105 /*
4106  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4107  * can be reclaimed or migrated.
4108  */
4109 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4110 {
4111         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4112 }
4113
4114 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4115 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4116
4117 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4118
4119 /**
4120  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4121  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4122  *
4123  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4124  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4125  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4126  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4127  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4128  * smaller per-cpu batchsize.
4129  */
4130 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4131 {
4132         dma_reserve = new_dma_reserve;
4133 }
4134
4135 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4136 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4137 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4138 #endif
4139
4140 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4141 {
4142         free_area_init_node(0, zones_size,
4143                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4144 }
4145
4146 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4147                                  unsigned long action, void *hcpu)
4148 {
4149         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4150
4151         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4152                 drain_pages(cpu);
4153
4154                 /*
4155                  * Spill the event counters of the dead processor
4156                  * into the current processors event counters.
4157                  * This artificially elevates the count of the current
4158                  * processor.
4159                  */
4160                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4161
4162                 /*
4163                  * Zero the differential counters of the dead processor
4164                  * so that the vm statistics are consistent.
4165                  *
4166                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4167                  * race with what we are doing.
4168                  */
4169                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4170         }
4171         return NOTIFY_OK;
4172 }
4173
4174 void __init page_alloc_init(void)
4175 {
4176         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4177 }
4178
4179 /*
4180  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4181  *      or min_free_kbytes changes.
4182  */
4183 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4184 {
4185         struct pglist_data *pgdat;
4186         unsigned long reserve_pages = 0;
4187         enum zone_type i, j;
4188
4189         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4190                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4191                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4192                         unsigned long max = 0;
4193
4194                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4195                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4196                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4197                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4198                         }
4199
4200                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
4201                         max += zone->pages_high;
4202
4203                         if (max > zone->present_pages)
4204                                 max = zone->present_pages;
4205                         reserve_pages += max;
4206                 }
4207         }
4208         totalreserve_pages = reserve_pages;
4209 }
4210
4211 /*
4212  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4213  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4214  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4215  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4216  */
4217 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4218 {
4219         struct pglist_data *pgdat;
4220         enum zone_type j, idx;
4221
4222         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4223                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4224                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4225                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4226
4227                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4228
4229                         idx = j;
4230                         while (idx) {
4231                                 struct zone *lower_zone;
4232
4233                                 idx--;
4234
4235                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4236                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4237
4238                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4239                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4240                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4241                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4242                         }
4243                 }
4244         }
4245
4246         /* update totalreserve_pages */
4247         calculate_totalreserve_pages();
4248 }
4249
4250 /**
4251  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
4252  *
4253  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
4254  * with respect to min_free_kbytes.
4255  */
4256 void setup_per_zone_pages_min(void)
4257 {
4258         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4259         unsigned long lowmem_pages = 0;
4260         struct zone *zone;
4261         unsigned long flags;
4262
4263         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4264         for_each_zone(zone) {
4265                 if (!is_highmem(zone))
4266                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4267         }
4268
4269         for_each_zone(zone) {
4270                 u64 tmp;
4271
4272                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4273                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4274                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4275                 if (is_highmem(zone)) {
4276                         /*
4277                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4278                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4279                          * value here.
4280                          *
4281                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
4282                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4283                          * not be capped for highmem.
4284                          */
4285                         int min_pages;
4286
4287                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4288                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4289                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4290                         if (min_pages > 128)
4291                                 min_pages = 128;
4292                         zone->pages_min = min_pages;
4293                 } else {
4294                         /*
4295                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4296                          * proportionate to the zone's size.
4297                          */
4298                         zone->pages_min = tmp;
4299                 }
4300
4301                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
4302                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
4303                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4304                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4305         }
4306
4307         /* update totalreserve_pages */
4308         calculate_totalreserve_pages();
4309 }
4310
4311 /**
4312  * setup_per_zone_inactive_ratio - called when min_free_kbytes changes.
4313  *
4314  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4315  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4316  * to be referenced again before it is swapped out.
4317  *
4318  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4319  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4320  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4321  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4322  *
4323  * total     target    max
4324  * memory    ratio     inactive anon
4325  * -------------------------------------
4326  *   10MB       1         5MB
4327  *  100MB       1        50MB
4328  *    1GB       3       250MB
4329  *   10GB      10       0.9GB
4330  *  100GB      31         3GB
4331  *    1TB     101        10GB
4332  *   10TB     320        32GB
4333  */
4334 static void setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4335 {
4336         struct zone *zone;
4337
4338         for_each_zone(zone) {
4339                 unsigned int gb, ratio;
4340
4341                 /* Zone size in gigabytes */
4342                 gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4343                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4344                 if (!ratio)
4345                         ratio = 1;
4346
4347                 zone->inactive_ratio = ratio;
4348         }
4349 }
4350
4351 /*
4352  * Initialise min_free_kbytes.
4353  *
4354  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4355  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4356  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4357  *
4358  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4359  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4360  *
4361  * which yields
4362  *
4363  * 16MB:        512k
4364  * 32MB:        724k
4365  * 64MB:        1024k
4366  * 128MB:       1448k
4367  * 256MB:       2048k
4368  * 512MB:       2896k
4369  * 1024MB:      4096k
4370  * 2048MB:      5792k
4371  * 4096MB:      8192k
4372  * 8192MB:      11584k
4373  * 16384MB:     16384k
4374  */
4375 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
4376 {
4377         unsigned long lowmem_kbytes;
4378
4379         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4380
4381         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4382         if (min_free_kbytes < 128)
4383                 min_free_kbytes = 128;
4384         if (min_free_kbytes > 65536)
4385                 min_free_kbytes = 65536;
4386         setup_per_zone_pages_min();
4387         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4388         setup_per_zone_inactive_ratio();
4389         return 0;
4390 }
4391 module_init(init_per_zone_pages_min)
4392
4393 /*
4394  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4395  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4396  *      changes.
4397  */
4398 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4399         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4400 {
4401         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4402         if (write)
4403                 setup_per_zone_pages_min();
4404         return 0;
4405 }
4406
4407 #ifdef CONFIG_NUMA
4408 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4409         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4410 {
4411         struct zone *zone;
4412         int rc;
4413
4414         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4415         if (rc)
4416                 return rc;
4417
4418         for_each_zone(zone)
4419                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4420                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4421         return 0;
4422 }
4423
4424 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4425         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4426 {
4427         struct zone *zone;
4428         int rc;
4429
4430         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4431         if (rc)
4432                 return rc;
4433
4434         for_each_zone(zone)
4435                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4436                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4437         return 0;
4438 }
4439 #endif
4440
4441 /*
4442  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4443  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4444  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4445  *
4446  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4447  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4448  * if in function of the boot time zone sizes.
4449  */
4450 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4451         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4452 {
4453         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4454         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4455         return 0;
4456 }
4457
4458 /*
4459  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4460  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4461  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4462  */
4463
4464 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4465         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4466 {
4467         struct zone *zone;
4468         unsigned int cpu;
4469         int ret;
4470
4471         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4472         if (!write || (ret == -EINVAL))
4473                 return ret;
4474         for_each_zone(zone) {
4475                 for_each_online_cpu(cpu) {
4476                         unsigned long  high;
4477                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4478                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4479                 }
4480         }
4481         return 0;
4482 }
4483
4484 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4485
4486 #ifdef CONFIG_NUMA
4487 static int __init set_hashdist(char *str)
4488 {
4489         if (!str)
4490                 return 0;
4491         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4492         return 1;
4493 }
4494 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4495 #endif
4496
4497 /*
4498  * allocate a large system hash table from bootmem
4499  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4500  *   quantity of entries
4501  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4502  */
4503 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4504                                      unsigned long bucketsize,
4505                                      unsigned long numentries,
4506                                      int scale,
4507                                      int flags,
4508                                      unsigned int *_hash_shift,
4509                                      unsigned int *_hash_mask,
4510                                      unsigned long limit)
4511 {
4512         unsigned long long max = limit;
4513         unsigned long log2qty, size;
4514         void *table = NULL;
4515
4516         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4517         if (!numentries) {
4518                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4519                 numentries = nr_kernel_pages;
4520                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4521                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4522                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4523
4524                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4525                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4526                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4527                 else
4528                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4529
4530                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4531                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4532                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4533         }
4534         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4535
4536         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4537         if (max == 0) {
4538                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4539                 do_div(max, bucketsize);
4540         }
4541
4542         if (numentries > max)
4543                 numentries = max;
4544
4545         log2qty = ilog2(numentries);
4546
4547         do {
4548                 size = bucketsize << log2qty;
4549                 if (flags & HASH_EARLY)
4550                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4551                 else if (hashdist)
4552                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4553                 else {
4554                         unsigned long order = get_order(size);
4555                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
4556                         /*
4557                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4558                          * some pages at the end of hash table.
4559                          */
4560                         if (table) {
4561                                 unsigned long alloc_end = (unsigned long)table +
4562                                                 (PAGE_SIZE << order);
4563                                 unsigned long used = (unsigned long)table +
4564                                                 PAGE_ALIGN(size);
4565                                 split_page(virt_to_page(table), order);
4566                                 while (used < alloc_end) {
4567                                         free_page(used);
4568                                         used += PAGE_SIZE;
4569                                 }
4570                         }
4571                 }
4572         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4573
4574         if (!table)
4575                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4576
4577         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4578                tablename,
4579                (1U << log2qty),
4580                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4581                size);
4582
4583         if (_hash_shift)
4584                 *_hash_shift = log2qty;
4585         if (_hash_mask)
4586                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4587
4588         return table;
4589 }
4590
4591 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
4592 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
4593 {
4594         return __pfn_to_page(pfn);
4595 }
4596 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
4597 {
4598         return __page_to_pfn(page);
4599 }
4600 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
4601 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
4602 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */
4603
4604 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4605 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4606                                                         unsigned long pfn)
4607 {
4608 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4609         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4610 #else
4611         return zone->pageblock_flags;
4612 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4613 }
4614
4615 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4616 {
4617 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4618         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4619         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4620 #else
4621         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4622         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4623 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4624 }
4625
4626 /**
4627  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4628  * @page: The page within the block of interest
4629  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4630  * @end_bitidx: The last bit of interest
4631  * returns pageblock_bits flags
4632  */
4633 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4634                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4635 {
4636         struct zone *zone;
4637         unsigned long *bitmap;
4638         unsigned long pfn, bitidx;
4639         unsigned long flags = 0;
4640         unsigned long value = 1;
4641
4642         zone = page_zone(page);
4643         pfn = page_to_pfn(page);
4644         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4645         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4646
4647         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4648                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4649                         flags |= value;
4650
4651         return flags;
4652 }
4653
4654 /**
4655  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4656  * @page: The page within the block of interest
4657  * @start_bitidx: The first bit of interest
4658  * @end_bitidx: The last bit of interest
4659  * @flags: The flags to set
4660  */
4661 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4662                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4663 {
4664         struct zone *zone;
4665         unsigned long *bitmap;
4666         unsigned long pfn, bitidx;
4667         unsigned long value = 1;
4668
4669         zone = page_zone(page);
4670         pfn = page_to_pfn(page);
4671         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4672         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4673         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4674         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4675
4676         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4677                 if (flags & value)
4678                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4679                 else
4680                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4681 }
4682
4683 /*
4684  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4685  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4686  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4687  */
4688
4689 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4690 {
4691         struct zone *zone;
4692         unsigned long flags;
4693         int ret = -EBUSY;
4694
4695         zone = page_zone(page);
4696         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4697         /*
4698          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4699          */
4700         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4701                 goto out;
4702         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4703         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4704         ret = 0;
4705 out:
4706         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4707         if (!ret)
4708                 drain_all_pages();
4709         return ret;
4710 }
4711
4712 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4713 {
4714         struct zone *zone;
4715         unsigned long flags;
4716         zone = page_zone(page);
4717         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4718         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4719                 goto out;
4720         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4721         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4722 out:
4723         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4724 }
4725
4726 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4727 /*
4728  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4729  */
4730 void
4731 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4732 {
4733         struct page *page;
4734         struct zone *zone;
4735         int order, i;
4736         unsigned long pfn;
4737         unsigned long flags;
4738         /* find the first valid pfn */
4739         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4740                 if (pfn_valid(pfn))
4741                         break;
4742         if (pfn == end_pfn)
4743                 return;
4744         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4745         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4746         pfn = start_pfn;
4747         while (pfn < end_pfn) {
4748                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4749                         pfn++;
4750                         continue;
4751                 }
4752                 page = pfn_to_page(pfn);
4753                 BUG_ON(page_count(page));
4754                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4755                 order = page_order(page);
4756 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4757                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4758                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4759 #endif
4760                 list_del(&page->lru);
4761                 rmv_page_order(page);
4762                 zone->free_area[order].nr_free--;
4763                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4764                                       - (1UL << order));
4765                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4766                         SetPageReserved((page+i));
4767                 pfn += (1 << order);
4768         }
4769         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4770 }
4771 #endif