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