Fix pci_unmap_addr() et al on i386.
[linux-2.6] / 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                                 unsigned long pages;
822                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
823                                                                 start_migratetype);
824
825                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
826                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
827                                         set_pageblock_migratetype(page,
828                                                                 start_migratetype);
829
830                                 migratetype = start_migratetype;
831                         }
832
833                         /* Remove the page from the freelists */
834                         list_del(&page->lru);
835                         rmv_page_order(page);
836
837                         if (current_order == pageblock_order)
838                                 set_pageblock_migratetype(page,
839                                                         start_migratetype);
840
841                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
842                         return page;
843                 }
844         }
845
846         return NULL;
847 }
848
849 /*
850  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
851  * Call me with the zone->lock already held.
852  */
853 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
854                                                 int migratetype)
855 {
856         struct page *page;
857
858 retry_reserve:
859         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
860
861         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
862                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
863
864                 /*
865                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
866                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
867                  * and we want just one call site
868                  */
869                 if (!page) {
870                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
871                         goto retry_reserve;
872                 }
873         }
874
875         return page;
876 }
877
878 /* 
879  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
880  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
881  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
882  */
883 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
884                         unsigned long count, struct list_head *list,
885                         int migratetype)
886 {
887         int i;
888         
889         spin_lock(&zone->lock);
890         for (i = 0; i < count; ++i) {
891                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
892                 if (unlikely(page == NULL))
893                         break;
894
895                 /*
896                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
897                  * in physical page order. The page is added to the callers and
898                  * list and the list head then moves forward. From the callers
899                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
900                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
901                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
902                  * properly.
903                  */
904                 list_add(&page->lru, list);
905                 set_page_private(page, migratetype);
906                 list = &page->lru;
907         }
908         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
909         spin_unlock(&zone->lock);
910         return i;
911 }
912
913 #ifdef CONFIG_NUMA
914 /*
915  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
916  * currently executing processor on remote nodes after they have
917  * expired.
918  *
919  * Note that this function must be called with the thread pinned to
920  * a single processor.
921  */
922 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
923 {
924         unsigned long flags;
925         int to_drain;
926
927         local_irq_save(flags);
928         if (pcp->count >= pcp->batch)
929                 to_drain = pcp->batch;
930         else
931                 to_drain = pcp->count;
932         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
933         pcp->count -= to_drain;
934         local_irq_restore(flags);
935 }
936 #endif
937
938 /*
939  * Drain pages of the indicated processor.
940  *
941  * The processor must either be the current processor and the
942  * thread pinned to the current processor or a processor that
943  * is not online.
944  */
945 static void drain_pages(unsigned int cpu)
946 {
947         unsigned long flags;
948         struct zone *zone;
949
950         for_each_populated_zone(zone) {
951                 struct per_cpu_pageset *pset;
952                 struct per_cpu_pages *pcp;
953
954                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
955
956                 pcp = &pset->pcp;
957                 local_irq_save(flags);
958                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
959                 pcp->count = 0;
960                 local_irq_restore(flags);
961         }
962 }
963
964 /*
965  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
966  */
967 void drain_local_pages(void *arg)
968 {
969         drain_pages(smp_processor_id());
970 }
971
972 /*
973  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
974  */
975 void drain_all_pages(void)
976 {
977         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
978 }
979
980 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
981
982 void mark_free_pages(struct zone *zone)
983 {
984         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
985         unsigned long flags;
986         int order, t;
987         struct list_head *curr;
988
989         if (!zone->spanned_pages)
990                 return;
991
992         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
993
994         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
995         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
996                 if (pfn_valid(pfn)) {
997                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
998
999                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1000                                 swsusp_unset_page_free(page);
1001                 }
1002
1003         for_each_migratetype_order(order, t) {
1004                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1005                         unsigned long i;
1006
1007                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1008                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1009                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1010                 }
1011         }
1012         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1013 }
1014 #endif /* CONFIG_PM */
1015
1016 /*
1017  * Free a 0-order page
1018  */
1019 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1020 {
1021         struct zone *zone = page_zone(page);
1022         struct per_cpu_pages *pcp;
1023         unsigned long flags;
1024         int wasMlocked = TestClearPageMlocked(page);
1025
1026         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1027
1028         if (PageAnon(page))
1029                 page->mapping = NULL;
1030         if (free_pages_check(page))
1031                 return;
1032
1033         if (!PageHighMem(page)) {
1034                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1035                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1036         }
1037         arch_free_page(page, 0);
1038         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1039
1040         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1041         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1042         local_irq_save(flags);
1043         if (unlikely(wasMlocked))
1044                 free_page_mlock(page);
1045         __count_vm_event(PGFREE);
1046
1047         if (cold)
1048                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1049         else
1050                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1051         pcp->count++;
1052         if (pcp->count >= pcp->high) {
1053                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1054                 pcp->count -= pcp->batch;
1055         }
1056         local_irq_restore(flags);
1057         put_cpu();
1058 }
1059
1060 void free_hot_page(struct page *page)
1061 {
1062         free_hot_cold_page(page, 0);
1063 }
1064         
1065 void free_cold_page(struct page *page)
1066 {
1067         free_hot_cold_page(page, 1);
1068 }
1069
1070 /*
1071  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1072  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1073  * Each sub-page must be freed individually.
1074  *
1075  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1076  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1077  */
1078 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1079 {
1080         int i;
1081
1082         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1083         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1084
1085 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1086         /*
1087          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1088          * otherwise free the whole shadow.
1089          */
1090         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1091                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1092 #endif
1093
1094         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1095                 set_page_refcounted(page + i);
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1100  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1101  * or two.
1102  */
1103 static inline
1104 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1105                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1106                         int migratetype)
1107 {
1108         unsigned long flags;
1109         struct page *page;
1110         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1111         int cpu;
1112
1113 again:
1114         cpu  = get_cpu();
1115         if (likely(order == 0)) {
1116                 struct per_cpu_pages *pcp;
1117
1118                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1119                 local_irq_save(flags);
1120                 if (!pcp->count) {
1121                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1122                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1123                         if (unlikely(!pcp->count))
1124                                 goto failed;
1125                 }
1126
1127                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1128                 if (cold) {
1129                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1130                                 if (page_private(page) == migratetype)
1131                                         break;
1132                 } else {
1133                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1134                                 if (page_private(page) == migratetype)
1135                                         break;
1136                 }
1137
1138                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1139                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1140                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1141                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1142                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1143                 }
1144
1145                 list_del(&page->lru);
1146                 pcp->count--;
1147         } else {
1148                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1149                         /*
1150                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1151                          *
1152                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1153                          * properly detect and handle allocation failures.
1154                          *
1155                          * We most definitely don't want callers attempting to
1156                          * allocate greater than order-1 page units with
1157                          * __GFP_NOFAIL.
1158                          */
1159                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1160                 }
1161                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1162                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1163                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1164                 spin_unlock(&zone->lock);
1165                 if (!page)
1166                         goto failed;
1167         }
1168
1169         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1170         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1171         local_irq_restore(flags);
1172         put_cpu();
1173
1174         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1175         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1176                 goto again;
1177         return page;
1178
1179 failed:
1180         local_irq_restore(flags);
1181         put_cpu();
1182         return NULL;
1183 }
1184
1185 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1186 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1187 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1188 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1189 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1190
1191 /* Mask to get the watermark bits */
1192 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1193
1194 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1195 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1196 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1197
1198 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1199
1200 static struct fail_page_alloc_attr {
1201         struct fault_attr attr;
1202
1203         u32 ignore_gfp_highmem;
1204         u32 ignore_gfp_wait;
1205         u32 min_order;
1206
1207 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1208
1209         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1210         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1211         struct dentry *min_order_file;
1212
1213 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1214
1215 } fail_page_alloc = {
1216         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1217         .ignore_gfp_wait = 1,
1218         .ignore_gfp_highmem = 1,
1219         .min_order = 1,
1220 };
1221
1222 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1223 {
1224         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1225 }
1226 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1227
1228 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1229 {
1230         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1231                 return 0;
1232         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1233                 return 0;
1234         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1235                 return 0;
1236         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1237                 return 0;
1238
1239         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1240 }
1241
1242 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1243
1244 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1245 {
1246         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1247         struct dentry *dir;
1248         int err;
1249
1250         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1251                                        "fail_page_alloc");
1252         if (err)
1253                 return err;
1254         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1255
1256         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1257                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1258                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1259
1260         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1261                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1262                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1263         fail_page_alloc.min_order_file =
1264                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1265                                    &fail_page_alloc.min_order);
1266
1267         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1268             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1269             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1270                 err = -ENOMEM;
1271                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1272                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1273                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1274                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1275         }
1276
1277         return err;
1278 }
1279
1280 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1281
1282 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1283
1284 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1285
1286 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1287 {
1288         return 0;
1289 }
1290
1291 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1292
1293 /*
1294  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1295  * of the allocation.
1296  */
1297 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1298                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1299 {
1300         /* free_pages my go negative - that's OK */
1301         long min = mark;
1302         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1303         int o;
1304
1305         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1306                 min -= min / 2;
1307         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1308                 min -= min / 4;
1309
1310         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1311                 return 0;
1312         for (o = 0; o < order; o++) {
1313                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1314                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1315
1316                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1317                 min >>= 1;
1318
1319                 if (free_pages <= min)
1320                         return 0;
1321         }
1322         return 1;
1323 }
1324
1325 #ifdef CONFIG_NUMA
1326 /*
1327  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1328  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1329  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1330  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1331  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1332  *
1333  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1334  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1335  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1336  *
1337  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1338  * nothing and returns NULL.
1339  *
1340  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1341  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1342  *
1343  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1344  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1345  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1346  * quickly as we can.
1347  */
1348 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1349 {
1350         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1351         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1352
1353         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1354         if (!zlc)
1355                 return NULL;
1356
1357         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1358                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1359                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1360         }
1361
1362         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1363                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1364                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1365         return allowednodes;
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1370  * if it is worth looking at further for free memory:
1371  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1372  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1373  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1374  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1375  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1376  * else return false (zero) if it is not.
1377  *
1378  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1379  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1380  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1381  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1382  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1383  * into the second scan of the zonelist.
1384  *
1385  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1386  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1387  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1388  * unturned looking for a free page.
1389  */
1390 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1391                                                 nodemask_t *allowednodes)
1392 {
1393         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1394         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1395         int n;                          /* node that zone *z is on */
1396
1397         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1398         if (!zlc)
1399                 return 1;
1400
1401         i = z - zonelist->_zonerefs;
1402         n = zlc->z_to_n[i];
1403
1404         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1405         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1406 }
1407
1408 /*
1409  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1410  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1411  * from that zone don't waste time re-examining it.
1412  */
1413 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1414 {
1415         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1416         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1417
1418         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1419         if (!zlc)
1420                 return;
1421
1422         i = z - zonelist->_zonerefs;
1423
1424         set_bit(i, zlc->fullzones);
1425 }
1426
1427 #else   /* CONFIG_NUMA */
1428
1429 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1430 {
1431         return NULL;
1432 }
1433
1434 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1435                                 nodemask_t *allowednodes)
1436 {
1437         return 1;
1438 }
1439
1440 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1441 {
1442 }
1443 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1444
1445 /*
1446  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1447  * a page.
1448  */
1449 static struct page *
1450 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1451                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1452                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1453 {
1454         struct zoneref *z;
1455         struct page *page = NULL;
1456         int classzone_idx;
1457         struct zone *zone;
1458         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1459         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1460         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1461
1462         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1463 zonelist_scan:
1464         /*
1465          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1466          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1467          */
1468         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1469                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1470                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1471                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1472                                 continue;
1473                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1474                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1475                                 goto try_next_zone;
1476
1477                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1478                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1479                         unsigned long mark;
1480                         int ret;
1481
1482                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1483                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1484                                     classzone_idx, alloc_flags))
1485                                 goto try_this_zone;
1486
1487                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1488                                 goto this_zone_full;
1489
1490                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1491                         switch (ret) {
1492                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1493                                 /* did not scan */
1494                                 goto try_next_zone;
1495                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1496                                 /* scanned but unreclaimable */
1497                                 goto this_zone_full;
1498                         default:
1499                                 /* did we reclaim enough */
1500                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1501                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1502                                         goto this_zone_full;
1503                         }
1504                 }
1505
1506 try_this_zone:
1507                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1508                                                 gfp_mask, migratetype);
1509                 if (page)
1510                         break;
1511 this_zone_full:
1512                 if (NUMA_BUILD)
1513                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1514 try_next_zone:
1515                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1516                         /*
1517                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1518                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1519                          */
1520                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1521                         zlc_active = 1;
1522                         did_zlc_setup = 1;
1523                 }
1524         }
1525
1526         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1527                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1528                 zlc_active = 0;
1529                 goto zonelist_scan;
1530         }
1531         return page;
1532 }
1533
1534 static inline int
1535 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1536                                 unsigned long pages_reclaimed)
1537 {
1538         /* Do not loop if specifically requested */
1539         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1540                 return 0;
1541
1542         /*
1543          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1544          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1545          * implementations.
1546          */
1547         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1548                 return 1;
1549
1550         /*
1551          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1552          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1553          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1554          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1555          * allocation still fails, we stop retrying.
1556          */
1557         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1558                 return 1;
1559
1560         /*
1561          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1562          * explicitly requests that.
1563          */
1564         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1565                 return 1;
1566
1567         return 0;
1568 }
1569
1570 static inline struct page *
1571 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1572         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1573         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1574         int migratetype)
1575 {
1576         struct page *page;
1577
1578         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1579         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1580                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1581                 return NULL;
1582         }
1583
1584         /*
1585          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1586          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1587          * we're still under heavy pressure.
1588          */
1589         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1590                 order, zonelist, high_zoneidx,
1591                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1592                 preferred_zone, migratetype);
1593         if (page)
1594                 goto out;
1595
1596         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1597         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1598                 goto out;
1599
1600         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1601         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1602
1603 out:
1604         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1605         return page;
1606 }
1607
1608 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1609 static inline struct page *
1610 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1611         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1612         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1613         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1614 {
1615         struct page *page = NULL;
1616         struct reclaim_state reclaim_state;
1617         struct task_struct *p = current;
1618
1619         cond_resched();
1620
1621         /* We now go into synchronous reclaim */
1622         cpuset_memory_pressure_bump();
1623
1624         /*
1625          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1626          */
1627         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1628         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1629         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1630         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1631
1632         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1633
1634         p->reclaim_state = NULL;
1635         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1636         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1637
1638         cond_resched();
1639
1640         if (order != 0)
1641                 drain_all_pages();
1642
1643         if (likely(*did_some_progress))
1644                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1645                                         zonelist, high_zoneidx,
1646                                         alloc_flags, preferred_zone,
1647                                         migratetype);
1648         return page;
1649 }
1650
1651 /*
1652  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1653  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1654  */
1655 static inline struct page *
1656 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1657         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1658         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1659         int migratetype)
1660 {
1661         struct page *page;
1662
1663         do {
1664                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1665                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1666                         preferred_zone, migratetype);
1667
1668                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1669                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1670         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1671
1672         return page;
1673 }
1674
1675 static inline
1676 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1677                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1678 {
1679         struct zoneref *z;
1680         struct zone *zone;
1681
1682         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1683                 wakeup_kswapd(zone, order);
1684 }
1685
1686 static inline int
1687 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1688 {
1689         struct task_struct *p = current;
1690         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1691         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1692
1693         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1694         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1695
1696         /*
1697          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1698          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1699          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1700          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1701          */
1702         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1703
1704         if (!wait) {
1705                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1706                 /*
1707                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1708                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1709                  */
1710                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1711         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1712                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1713
1714         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1715                 if (!in_interrupt() &&
1716                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1717                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1718                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1719         }
1720
1721         return alloc_flags;
1722 }
1723
1724 static inline struct page *
1725 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1726         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1727         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1728         int migratetype)
1729 {
1730         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1731         struct page *page = NULL;
1732         int alloc_flags;
1733         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1734         unsigned long did_some_progress;
1735         struct task_struct *p = current;
1736
1737         /*
1738          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1739          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1740          * be using allocators in order of preference for an area that is
1741          * too large.
1742          */
1743         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1744                 return NULL;
1745
1746         /*
1747          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1748          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1749          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1750          * using a larger set of nodes after it has established that the
1751          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1752          * over allocated.
1753          */
1754         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1755                 goto nopage;
1756
1757         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1758
1759         /*
1760          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1761          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1762          * to how we want to proceed.
1763          */
1764         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1765
1766 restart:
1767         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1768         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1769                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1770                         preferred_zone, migratetype);
1771         if (page)
1772                 goto got_pg;
1773
1774 rebalance:
1775         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1776         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1777                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1778                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1779                                 preferred_zone, migratetype);
1780                 if (page)
1781                         goto got_pg;
1782         }
1783
1784         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1785         if (!wait)
1786                 goto nopage;
1787
1788         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1789         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1790                 goto nopage;
1791
1792         /* Try direct reclaim and then allocating */
1793         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1794                                         zonelist, high_zoneidx,
1795                                         nodemask,
1796                                         alloc_flags, preferred_zone,
1797                                         migratetype, &did_some_progress);
1798         if (page)
1799                 goto got_pg;
1800
1801         /*
1802          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1803          * running out of options and have to consider going OOM
1804          */
1805         if (!did_some_progress) {
1806                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1807                         if (oom_killer_disabled)
1808                                 goto nopage;
1809                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1810                                         zonelist, high_zoneidx,
1811                                         nodemask, preferred_zone,
1812                                         migratetype);
1813                         if (page)
1814                                 goto got_pg;
1815
1816                         /*
1817                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1818                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1819                          * made, there are no other options and retrying is
1820                          * unlikely to help.
1821                          */
1822                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1823                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1824                                 goto nopage;
1825
1826                         goto restart;
1827                 }
1828         }
1829
1830         /* Check if we should retry the allocation */
1831         pages_reclaimed += did_some_progress;
1832         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1833                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1834                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1835                 goto rebalance;
1836         }
1837
1838 nopage:
1839         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1840                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1841                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1842                         p->comm, order, gfp_mask);
1843                 dump_stack();
1844                 show_mem();
1845         }
1846         return page;
1847 got_pg:
1848         if (kmemcheck_enabled)
1849                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1850         return page;
1851
1852 }
1853
1854 /*
1855  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1856  */
1857 struct page *
1858 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1859                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1860 {
1861         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1862         struct zone *preferred_zone;
1863         struct page *page;
1864         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1865
1866         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1867
1868         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1869
1870         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1871
1872         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1873                 return NULL;
1874
1875         /*
1876          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1877          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1878          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1879          */
1880         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1881                 return NULL;
1882
1883         /* The preferred zone is used for statistics later */
1884         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1885         if (!preferred_zone)
1886                 return NULL;
1887
1888         /* First allocation attempt */
1889         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1890                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1891                         preferred_zone, migratetype);
1892         if (unlikely(!page))
1893                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1894                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1895                                 preferred_zone, migratetype);
1896
1897         return page;
1898 }
1899 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1900
1901 /*
1902  * Common helper functions.
1903  */
1904 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1905 {
1906         struct page * page;
1907         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1908         if (!page)
1909                 return 0;
1910         return (unsigned long) page_address(page);
1911 }
1912
1913 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1914
1915 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1916 {
1917         struct page * page;
1918
1919         /*
1920          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1921          * a highmem page
1922          */
1923         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1924
1925         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1926         if (page)
1927                 return (unsigned long) page_address(page);
1928         return 0;
1929 }
1930
1931 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1932
1933 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1934 {
1935         int i = pagevec_count(pvec);
1936
1937         while (--i >= 0)
1938                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1939 }
1940
1941 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1942 {
1943         if (put_page_testzero(page)) {
1944                 if (order == 0)
1945                         free_hot_page(page);
1946                 else
1947                         __free_pages_ok(page, order);
1948         }
1949 }
1950
1951 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1952
1953 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1954 {
1955         if (addr != 0) {
1956                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1957                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1958         }
1959 }
1960
1961 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1962
1963 /**
1964  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1965  * @size: the number of bytes to allocate
1966  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1967  *
1968  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1969  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1970  * allocate memory in power-of-two pages.
1971  *
1972  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1973  *
1974  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1975  */
1976 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1977 {
1978         unsigned int order = get_order(size);
1979         unsigned long addr;
1980
1981         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1982         if (addr) {
1983                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1984                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1985
1986                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1987                 while (used < alloc_end) {
1988                         free_page(used);
1989                         used += PAGE_SIZE;
1990                 }
1991         }
1992
1993         return (void *)addr;
1994 }
1995 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1996
1997 /**
1998  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1999  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2000  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2001  *
2002  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2003  */
2004 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2005 {
2006         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2007         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2008
2009         while (addr < end) {
2010                 free_page(addr);
2011                 addr += PAGE_SIZE;
2012         }
2013 }
2014 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2015
2016 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2017 {
2018         struct zoneref *z;
2019         struct zone *zone;
2020
2021         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2022         unsigned int sum = 0;
2023
2024         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2025
2026         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2027                 unsigned long size = zone->present_pages;
2028                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2029                 if (size > high)
2030                         sum += size - high;
2031         }
2032
2033         return sum;
2034 }
2035
2036 /*
2037  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2038  */
2039 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2040 {
2041         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2042 }
2043 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2044
2045 /*
2046  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2047  */
2048 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2049 {
2050         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2051 }
2052
2053 static inline void show_node(struct zone *zone)
2054 {
2055         if (NUMA_BUILD)
2056                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2057 }
2058
2059 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2060 {
2061         val->totalram = totalram_pages;
2062         val->sharedram = 0;
2063         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2064         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2065         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2066         val->freehigh = nr_free_highpages();
2067         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2068 }
2069
2070 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2071
2072 #ifdef CONFIG_NUMA
2073 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2074 {
2075         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2076
2077         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2078         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2079 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2080         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2081         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2082                         NR_FREE_PAGES);
2083 #else
2084         val->totalhigh = 0;
2085         val->freehigh = 0;
2086 #endif
2087         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2088 }
2089 #endif
2090
2091 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2092
2093 /*
2094  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2095  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2096  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2097  */
2098 void show_free_areas(void)
2099 {
2100         int cpu;
2101         struct zone *zone;
2102
2103         for_each_populated_zone(zone) {
2104                 show_node(zone);
2105                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2106
2107                 for_each_online_cpu(cpu) {
2108                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2109
2110                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2111
2112                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2113                                cpu, pageset->pcp.high,
2114                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2115                 }
2116         }
2117
2118         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2119                 " inactive_file:%lu"
2120                 " unevictable:%lu"
2121                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2122                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2123                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2124                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2125                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2126                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2127                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2128                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2129                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2130                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2131                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2132                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2133                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2134                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2135                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2136                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2137
2138         for_each_populated_zone(zone) {
2139                 int i;
2140
2141                 show_node(zone);
2142                 printk("%s"
2143                         " free:%lukB"
2144                         " min:%lukB"
2145                         " low:%lukB"
2146                         " high:%lukB"
2147                         " active_anon:%lukB"
2148                         " inactive_anon:%lukB"
2149                         " active_file:%lukB"
2150                         " inactive_file:%lukB"
2151                         " unevictable:%lukB"
2152                         " present:%lukB"
2153                         " pages_scanned:%lu"
2154                         " all_unreclaimable? %s"
2155                         "\n",
2156                         zone->name,
2157                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2158                         K(min_wmark_pages(zone)),
2159                         K(low_wmark_pages(zone)),
2160                         K(high_wmark_pages(zone)),
2161                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2162                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2163                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2164                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2165                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2166                         K(zone->present_pages),
2167                         zone->pages_scanned,
2168                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2169                         );
2170                 printk("lowmem_reserve[]:");
2171                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2172                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2173                 printk("\n");
2174         }
2175
2176         for_each_populated_zone(zone) {
2177                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2178
2179                 show_node(zone);
2180                 printk("%s: ", zone->name);
2181
2182                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2183                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2184                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2185                         total += nr[order] << order;
2186                 }
2187                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2188                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2189                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2190                 printk("= %lukB\n", K(total));
2191         }
2192
2193         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2194
2195         show_swap_cache_info();
2196 }
2197
2198 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2199 {
2200         zoneref->zone = zone;
2201         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Builds allocation fallback zone lists.
2206  *
2207  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2208  */
2209 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2210                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2211 {
2212         struct zone *zone;
2213
2214         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2215         zone_type++;
2216
2217         do {
2218                 zone_type--;
2219                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2220                 if (populated_zone(zone)) {
2221                         zoneref_set_zone(zone,
2222                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2223                         check_highest_zone(zone_type);
2224                 }
2225
2226         } while (zone_type);
2227         return nr_zones;
2228 }
2229
2230
2231 /*
2232  *  zonelist_order:
2233  *  0 = automatic detection of better ordering.
2234  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2235  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2236  *
2237  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2238  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2239  */
2240 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2241 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2242 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2243
2244 /* zonelist order in the kernel.
2245  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2246  */
2247 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2248 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2249
2250
2251 #ifdef CONFIG_NUMA
2252 /* The value user specified ....changed by config */
2253 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2254 /* string for sysctl */
2255 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2256 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2257
2258 /*
2259  * interface for configure zonelist ordering.
2260  * command line option "numa_zonelist_order"
2261  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2262  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2263  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2264  */
2265
2266 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2267 {
2268         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2269                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2270         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2271                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2272         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2273                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2274         } else {
2275                 printk(KERN_WARNING
2276                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2277                         "%s\n", s);
2278                 return -EINVAL;
2279         }
2280         return 0;
2281 }
2282
2283 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2284 {
2285         if (s)
2286                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2287         return 0;
2288 }
2289 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2290
2291 /*
2292  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2293  */
2294 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2295                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2296                 loff_t *ppos)
2297 {
2298         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2299         int ret;
2300
2301         if (write)
2302                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2303                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2304         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2305         if (ret)
2306                 return ret;
2307         if (write) {
2308                 int oldval = user_zonelist_order;
2309                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2310                         /*
2311                          * bogus value.  restore saved string
2312                          */
2313                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2314                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2315                         user_zonelist_order = oldval;
2316                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2317                         build_all_zonelists();
2318         }
2319         return 0;
2320 }
2321
2322
2323 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2324 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2325
2326 /**
2327  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2328  * @node: node whose fallback list we're appending
2329  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2330  *
2331  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2332  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2333  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2334  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2335  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2336  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2337  * on them otherwise.
2338  * It returns -1 if no node is found.
2339  */
2340 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2341 {
2342         int n, val;
2343         int min_val = INT_MAX;
2344         int best_node = -1;
2345         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2346
2347         /* Use the local node if we haven't already */
2348         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2349                 node_set(node, *used_node_mask);
2350                 return node;
2351         }
2352
2353         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2354
2355                 /* Don't want a node to appear more than once */
2356                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2357                         continue;
2358
2359                 /* Use the distance array to find the distance */
2360                 val = node_distance(node, n);
2361
2362                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2363                 val += (n < node);
2364
2365                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2366                 tmp = cpumask_of_node(n);
2367                 if (!cpumask_empty(tmp))
2368                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2369
2370                 /* Slight preference for less loaded node */
2371                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2372                 val += node_load[n];
2373
2374                 if (val < min_val) {
2375                         min_val = val;
2376                         best_node = n;
2377                 }
2378         }
2379
2380         if (best_node >= 0)
2381                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2382
2383         return best_node;
2384 }
2385
2386
2387 /*
2388  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2389  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2390  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2391  */
2392 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2393 {
2394         int j;
2395         struct zonelist *zonelist;
2396
2397         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2398         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2399                 ;
2400         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2401                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2402         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2403         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2404 }
2405
2406 /*
2407  * Build gfp_thisnode zonelists
2408  */
2409 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2410 {
2411         int j;
2412         struct zonelist *zonelist;
2413
2414         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2415         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2416         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2417         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2422  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2423  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2424  * may still exist in local DMA zone.
2425  */
2426 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2427
2428 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2429 {
2430         int pos, j, node;
2431         int zone_type;          /* needs to be signed */
2432         struct zone *z;
2433         struct zonelist *zonelist;
2434
2435         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2436         pos = 0;
2437         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2438                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2439                         node = node_order[j];
2440                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2441                         if (populated_zone(z)) {
2442                                 zoneref_set_zone(z,
2443                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2444                                 check_highest_zone(zone_type);
2445                         }
2446                 }
2447         }
2448         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2449         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2450 }
2451
2452 static int default_zonelist_order(void)
2453 {
2454         int nid, zone_type;
2455         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2456         struct zone *z;
2457         int average_size;
2458         /*
2459          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2460          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2461          * into OOM very easily.
2462          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2463          */
2464         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2465         low_kmem_size = 0;
2466         total_size = 0;
2467         for_each_online_node(nid) {
2468                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2469                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2470                         if (populated_zone(z)) {
2471                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2472                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2473                                 total_size += z->present_pages;
2474                         }
2475                 }
2476         }
2477         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2478             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2479                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2480         /*
2481          * look into each node's config.
2482          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2483          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2484          */
2485         average_size = total_size /
2486                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2487         for_each_online_node(nid) {
2488                 low_kmem_size = 0;
2489                 total_size = 0;
2490                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2491                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2492                         if (populated_zone(z)) {
2493                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2494                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2495                                 total_size += z->present_pages;
2496                         }
2497                 }
2498                 if (low_kmem_size &&
2499                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2500                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2501                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2502         }
2503         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2504 }
2505
2506 static void set_zonelist_order(void)
2507 {
2508         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2509                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2510         else
2511                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2512 }
2513
2514 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2515 {
2516         int j, node, load;
2517         enum zone_type i;
2518         nodemask_t used_mask;
2519         int local_node, prev_node;
2520         struct zonelist *zonelist;
2521         int order = current_zonelist_order;
2522
2523         /* initialize zonelists */
2524         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2525                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2526                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2527                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2528         }
2529
2530         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2531         local_node = pgdat->node_id;
2532         load = nr_online_nodes;
2533         prev_node = local_node;
2534         nodes_clear(used_mask);
2535
2536         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2537         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2538         j = 0;
2539
2540         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2541                 int distance = node_distance(local_node, node);
2542
2543                 /*
2544                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2545                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2546                  */
2547                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2548                         zone_reclaim_mode = 1;
2549
2550                 /*
2551                  * We don't want to pressure a particular node.
2552                  * So adding penalty to the first node in same
2553                  * distance group to make it round-robin.
2554                  */
2555                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2556                         node_load[node] = load;
2557
2558                 prev_node = node;
2559                 load--;
2560                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2561                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2562                 else
2563                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2564         }
2565
2566         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2567                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2568                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2569         }
2570
2571         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2572 }
2573
2574 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2575 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2576 {
2577         struct zonelist *zonelist;
2578         struct zonelist_cache *zlc;
2579         struct zoneref *z;
2580
2581         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2582         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2583         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2584         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2585                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2586 }
2587
2588
2589 #else   /* CONFIG_NUMA */
2590
2591 static void set_zonelist_order(void)
2592 {
2593         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2594 }
2595
2596 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2597 {
2598         int node, local_node;
2599         enum zone_type j;
2600         struct zonelist *zonelist;
2601
2602         local_node = pgdat->node_id;
2603
2604         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2605         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2606
2607         /*
2608          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2609          * of all the other nodes.
2610          * We don't want to pressure a particular node, so when
2611          * building the zones for node N, we make sure that the
2612          * zones coming right after the local ones are those from
2613          * node N+1 (modulo N)
2614          */
2615         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2616                 if (!node_online(node))
2617                         continue;
2618                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2619                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2620         }
2621         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2622                 if (!node_online(node))
2623                         continue;
2624                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2625                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2626         }
2627
2628         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2629         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2630 }
2631
2632 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2633 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2634 {
2635         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2636 }
2637
2638 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2639
2640 /* return values int ....just for stop_machine() */
2641 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2642 {
2643         int nid;
2644
2645         for_each_online_node(nid) {
2646                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2647
2648                 build_zonelists(pgdat);
2649                 build_zonelist_cache(pgdat);
2650         }
2651         return 0;
2652 }
2653
2654 void build_all_zonelists(void)
2655 {
2656         set_zonelist_order();
2657
2658         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2659                 __build_all_zonelists(NULL);
2660                 mminit_verify_zonelist();
2661                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2662         } else {
2663                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2664                    of zonelist */
2665                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2666                 /* cpuset refresh routine should be here */
2667         }
2668         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2669         /*
2670          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2671          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2672          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2673          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2674          * disabled and enable it later
2675          */
2676         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2677                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2678         else
2679                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2680
2681         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2682                 "Total pages: %ld\n",
2683                         nr_online_nodes,
2684                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2685                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2686                         vm_total_pages);
2687 #ifdef CONFIG_NUMA
2688         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2689 #endif
2690 }
2691
2692 /*
2693  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2694  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2695  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2696  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2697  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2698  * conservative, even though it seems large.
2699  *
2700  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2701  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2702  */
2703 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2704
2705 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2706 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2707 {
2708         unsigned long size = 1;
2709
2710         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2711
2712         while (size < pages)
2713                 size <<= 1;
2714
2715         /*
2716          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2717          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2718          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2719          */
2720         size = min(size, 4096UL);
2721
2722         return max(size, 4UL);
2723 }
2724 #else
2725 /*
2726  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2727  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2728  *
2729  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2730  *
2731  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2732  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2733  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2734  *
2735  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2736  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2737  *
2738  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2739  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2740  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2741  */
2742 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2743 {
2744         return 4096UL;
2745 }
2746 #endif
2747
2748 /*
2749  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2750  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2751  * hash function before the remainder is taken.
2752  */
2753 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2754 {
2755         return ffz(~size);
2756 }
2757
2758 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2759
2760 /*
2761  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2762  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2763  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2764  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2765  * blocks as reclaim kicks in
2766  */
2767 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2768 {
2769         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2770         struct page *page;
2771         unsigned long reserve, block_migratetype;
2772
2773         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2774         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2775         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2776         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2777                                                         pageblock_order;
2778
2779         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2780                 if (!pfn_valid(pfn))
2781                         continue;
2782                 page = pfn_to_page(pfn);
2783
2784                 /* Watch out for overlapping nodes */
2785                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2786                         continue;
2787
2788                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2789                 if (PageReserved(page))
2790                         continue;
2791
2792                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2793
2794                 /* If this block is reserved, account for it */
2795                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2796                         reserve--;
2797                         continue;
2798                 }
2799
2800                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2801                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2802                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2803                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2804                         reserve--;
2805                         continue;
2806                 }
2807
2808                 /*
2809                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2810                  * take it back
2811                  */
2812                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2813                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2814                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2815                 }
2816         }
2817 }
2818
2819 /*
2820  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2821  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2822  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2823  */
2824 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2825                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2826 {
2827         struct page *page;
2828         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2829         unsigned long pfn;
2830         struct zone *z;
2831
2832         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2833                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2834
2835         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2836         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2837                 /*
2838                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2839                  * handed to this function.  They do not
2840                  * exist on hotplugged memory.
2841                  */
2842                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2843                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2844                                 continue;
2845                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2846                                 continue;
2847                 }
2848                 page = pfn_to_page(pfn);
2849                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2850                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2851                 init_page_count(page);
2852                 reset_page_mapcount(page);
2853                 SetPageReserved(page);
2854                 /*
2855                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2856                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2857                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2858                  * the address space during boot when many long-lived
2859                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2860                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2861                  * setup_zone_migrate_reserve()
2862                  *
2863                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2864                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2865                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2866                  * pfn out of zone.
2867                  */
2868                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2869                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2870                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2871                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2872
2873                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2874 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2875                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2876                 if (!is_highmem_idx(zone))
2877                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2878 #endif
2879         }
2880 }
2881
2882 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2883 {
2884         int order, t;
2885         for_each_migratetype_order(order, t) {
2886                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2887                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2888         }
2889 }
2890
2891 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2892 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2893         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2894 #endif
2895
2896 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2897 {
2898 #ifdef CONFIG_MMU
2899         int batch;
2900
2901         /*
2902          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2903          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2904          *
2905          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2906          */
2907         batch = zone->present_pages / 1024;
2908         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2909                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2910         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2911         if (batch < 1)
2912                 batch = 1;
2913
2914         /*
2915          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2916          * of 2 value was found to be more likely to have
2917          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2918          *
2919          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2920          * batches of pages, one task can end up with a lot
2921          * of pages of one half of the possible page colors
2922          * and the other with pages of the other colors.
2923          */
2924         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2925
2926         return batch;
2927
2928 #else
2929         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2930          * conditions.
2931          *
2932          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2933          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2934          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2935          *
2936          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2937          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2938          * can be a significant delay between the individual batches being
2939          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2940          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2941          */
2942         return 0;
2943 #endif
2944 }
2945
2946 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2947 {
2948         struct per_cpu_pages *pcp;
2949
2950         memset(p, 0, sizeof(*p));
2951
2952         pcp = &p->pcp;
2953         pcp->count = 0;
2954         pcp->high = 6 * batch;
2955         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2956         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2957 }
2958
2959 /*
2960  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2961  * to the value high for the pageset p.
2962  */
2963
2964 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2965                                 unsigned long high)
2966 {
2967         struct per_cpu_pages *pcp;
2968
2969         pcp = &p->pcp;
2970         pcp->high = high;
2971         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2972         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2973                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2974 }
2975
2976
2977 #ifdef CONFIG_NUMA
2978 /*
2979  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2980  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2981  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2982  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2983  * with interrupts disabled.
2984  *
2985  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2986  *
2987  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2988  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2989  * hotplugged processors.
2990  *
2991  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2992  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2993  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2994  */
2995 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2996
2997 /*
2998  * Dynamically allocate memory for the
2999  * per cpu pageset array in struct zone.
3000  */
3001 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3002 {
3003         struct zone *zone, *dzone;
3004         int node = cpu_to_node(cpu);
3005
3006         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3007
3008         for_each_populated_zone(zone) {
3009                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3010                                          GFP_KERNEL, node);
3011                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3012                         goto bad;
3013
3014                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3015
3016                 if (percpu_pagelist_fraction)
3017                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3018                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3019         }
3020
3021         return 0;
3022 bad:
3023         for_each_zone(dzone) {
3024                 if (!populated_zone(dzone))
3025                         continue;
3026                 if (dzone == zone)
3027                         break;
3028                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3029                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3030         }
3031         return -ENOMEM;
3032 }
3033
3034 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3035 {
3036         struct zone *zone;
3037
3038         for_each_zone(zone) {
3039                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3040
3041                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3042                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3043                         kfree(pset);
3044                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3045         }
3046 }
3047
3048 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3049                 unsigned long action,
3050                 void *hcpu)
3051 {
3052         int cpu = (long)hcpu;
3053         int ret = NOTIFY_OK;
3054
3055         switch (action) {
3056         case CPU_UP_PREPARE:
3057         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3058                 if (process_zones(cpu))
3059                         ret = NOTIFY_BAD;
3060                 break;
3061         case CPU_UP_CANCELED:
3062         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3063         case CPU_DEAD:
3064         case CPU_DEAD_FROZEN:
3065                 free_zone_pagesets(cpu);
3066                 break;
3067         default:
3068                 break;
3069         }
3070         return ret;
3071 }
3072
3073 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3074         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3075
3076 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3077 {
3078         int err;
3079
3080         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3081          * A cpuup callback will do this for every cpu
3082          * as it comes online
3083          */
3084         err = process_zones(smp_processor_id());
3085         BUG_ON(err);
3086         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3087 }
3088
3089 #endif
3090
3091 static noinline __init_refok
3092 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3093 {
3094         int i;
3095         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3096         size_t alloc_size;
3097
3098         /*
3099          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3100          * per zone.
3101          */
3102         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3103                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3104         zone->wait_table_bits =
3105                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3106         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3107                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3108
3109         if (!slab_is_available()) {
3110                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3111                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3112         } else {
3113                 /*
3114                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3115                  * via memory hot-add.
3116                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3117                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3118                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3119                  * node itself as well.
3120                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3121                  * necessary.
3122                  */
3123                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3124         }
3125         if (!zone->wait_table)
3126                 return -ENOMEM;
3127
3128         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3129                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3130
3131         return 0;
3132 }
3133
3134 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3135 {
3136         int cpu;
3137         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3138
3139         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3140 #ifdef CONFIG_NUMA
3141                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3142                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3143                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3144 #else
3145                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3146 #endif
3147         }
3148         if (zone->present_pages)
3149                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3150                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3151 }
3152
3153 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3154                                         unsigned long zone_start_pfn,
3155                                         unsigned long size,
3156                                         enum memmap_context context)
3157 {
3158         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3159         int ret;
3160         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3161         if (ret)
3162                 return ret;
3163         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3164
3165         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3166
3167         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3168                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3169                         pgdat->node_id,
3170                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3171                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3172
3173         zone_init_free_lists(zone);
3174
3175         return 0;
3176 }
3177
3178 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3179 /*
3180  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3181  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3182  */
3183 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3184 {
3185         int i;
3186
3187         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3188                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3189                         return i;
3190
3191         return -1;
3192 }
3193
3194 /*
3195  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3196  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3197  */
3198 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3199 {
3200         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3201                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3202                         return index;
3203
3204         return -1;
3205 }
3206
3207 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3208 /*
3209  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3210  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3211  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3212  * alternative
3213  */
3214 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3215 {
3216         int i;
3217
3218         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3219                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3220                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3221
3222                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3223                         return early_node_map[i].nid;
3224         }
3225         /* This is a memory hole */
3226         return -1;
3227 }
3228 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3229
3230 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3231 {
3232         int nid;
3233
3234         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3235         if (nid >= 0)
3236                 return nid;
3237         /* just returns 0 */
3238         return 0;
3239 }
3240
3241 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3242 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3243 {
3244         int nid;
3245
3246         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3247         if (nid >= 0 && nid != node)
3248                 return false;
3249         return true;
3250 }
3251 #endif
3252
3253 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3254 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3255         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3256                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3257
3258 /**
3259  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3260  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3261  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3262  *
3263  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3264  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3265  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3266  */
3267 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3268                                                 unsigned long max_low_pfn)
3269 {
3270         int i;
3271
3272         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3273                 unsigned long size_pages = 0;
3274                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3275
3276                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3277                         continue;
3278
3279                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3280                         end_pfn = max_low_pfn;
3281
3282                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3283                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3284                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3285                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3286         }
3287 }
3288
3289 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3290 {
3291         int i;
3292         int ret;
3293
3294         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3295                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3296                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3297                 if (ret)
3298                         break;
3299         }
3300 }
3301 /**
3302  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3303  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3304  *
3305  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3306  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3307  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3308  */
3309 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3310 {
3311         int i;
3312
3313         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3314                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3315                                 early_node_map[i].start_pfn,
3316                                 early_node_map[i].end_pfn);
3317 }
3318
3319 /**
3320  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3321  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3322  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3323  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3324  *
3325  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3326  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3327  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3328  * PFNs will be 0.
3329  */
3330 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3331                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3332 {
3333         int i;
3334         *start_pfn = -1UL;
3335         *end_pfn = 0;
3336
3337         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3338                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3339                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3340         }
3341
3342         if (*start_pfn == -1UL)
3343                 *start_pfn = 0;
3344 }
3345
3346 /*
3347  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3348  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3349  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3350  */
3351 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3352 {
3353         int zone_index;
3354         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3355                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3356                         continue;
3357
3358                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3359                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3360                         break;
3361         }
3362
3363         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3364         movable_zone = zone_index;
3365 }
3366
3367 /*
3368  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3369  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3370  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3371  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3372  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3373  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3374  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3375  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3376  */
3377 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3378                                         unsigned long zone_type,
3379                                         unsigned long node_start_pfn,
3380                                         unsigned long node_end_pfn,
3381                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3382                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3383 {
3384         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3385         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3386                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3387                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3388                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3389                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3390                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3391
3392                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3393                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3394                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3395                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3396
3397                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3398                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3399                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3400         }
3401 }
3402
3403 /*
3404  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3405  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3406  */
3407 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3408                                         unsigned long zone_type,
3409                                         unsigned long *ignored)
3410 {
3411         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3412         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3413
3414         /* Get the start and end of the node and zone */
3415         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3416         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3417         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3418         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3419                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3420                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3421
3422         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3423         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3424                 return 0;
3425
3426         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3427         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3428         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3429
3430         /* Return the spanned pages */
3431         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3432 }
3433
3434 /*
3435  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3436  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3437  */
3438 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3439                                 unsigned long range_start_pfn,
3440                                 unsigned long range_end_pfn)
3441 {
3442         int i = 0;
3443         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3444         unsigned long start_pfn;
3445
3446         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3447         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3448         if (i == -1)
3449                 return 0;
3450
3451         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3452
3453         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3454         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3455                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3456
3457         /* Find all holes for the zone within the node */
3458         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3459
3460                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3461                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3462                         break;
3463
3464                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3465                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3466                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3467
3468                 /* Update the hole size cound and move on */
3469                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3470                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3471                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3472                 }
3473                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3474         }
3475
3476         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3477         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3478                 hole_pages += range_end_pfn -
3479                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3480
3481         return hole_pages;
3482 }
3483
3484 /**
3485  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3486  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3487  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3488  *
3489  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3490  */
3491 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3492                                                         unsigned long end_pfn)
3493 {
3494         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3495 }
3496
3497 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3498 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3499                                         unsigned long zone_type,
3500                                         unsigned long *ignored)
3501 {
3502         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3503         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3504
3505         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3506         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3507                                                         node_start_pfn);
3508         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3509                                                         node_end_pfn);
3510
3511         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3512                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3513                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3514         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3515 }
3516
3517 #else
3518 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3519                                         unsigned long zone_type,
3520                                         unsigned long *zones_size)
3521 {
3522         return zones_size[zone_type];
3523 }
3524
3525 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3526                                                 unsigned long zone_type,
3527                                                 unsigned long *zholes_size)
3528 {
3529         if (!zholes_size)
3530                 return 0;
3531
3532         return zholes_size[zone_type];
3533 }
3534
3535 #endif
3536
3537 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3538                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3539 {
3540         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3541         enum zone_type i;
3542
3543         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3544                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3545                                                                 zones_size);
3546         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3547
3548         realtotalpages = totalpages;
3549         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3550                 realtotalpages -=
3551                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3552                                                                 zholes_size);
3553         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3554         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3555                                                         realtotalpages);
3556 }
3557
3558 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3559 /*
3560  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3561  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3562  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3563  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3564  * bytes.
3565  */
3566 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3567 {
3568         unsigned long usemapsize;
3569
3570         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3571         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3572         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3573         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3574
3575         return usemapsize / 8;
3576 }
3577
3578 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3579                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3580 {
3581         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3582         zone->pageblock_flags = NULL;
3583         if (usemapsize)
3584                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3585 }
3586 #else
3587 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3588                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3589 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3590
3591 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3592
3593 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3594 static inline int pageblock_default_order(void)
3595 {
3596         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3597                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3598
3599         return MAX_ORDER-1;
3600 }
3601
3602 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3603 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3604 {
3605         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3606         if (pageblock_order)
3607                 return;
3608
3609         /*
3610          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3611          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3612          */
3613         pageblock_order = order;
3614 }
3615 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3616
3617 /*
3618  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3619  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3620  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3621  * pageblock_order based on the kernel config
3622  */
3623 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3624 {
3625         return MAX_ORDER-1;
3626 }
3627 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3628
3629 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3630
3631 /*
3632  * Set up the zone data structures:
3633  *   - mark all pages reserved
3634  *   - mark all memory queues empty
3635  *   - clear the memory bitmaps
3636  */
3637 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3638                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3639 {
3640         enum zone_type j;
3641         int nid = pgdat->node_id;
3642         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3643         int ret;
3644
3645         pgdat_resize_init(pgdat);
3646         pgdat->nr_zones = 0;
3647         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3648         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3649         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3650         
3651         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3652                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3653                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3654                 enum lru_list l;
3655
3656                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3657                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3658                                                                 zholes_size);
3659
3660                 /*
3661                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3662                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3663                  * and per-cpu initialisations
3664                  */
3665                 memmap_pages =
3666                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3667                 if (realsize >= memmap_pages) {
3668                         realsize -= memmap_pages;
3669                         if (memmap_pages)
3670                                 printk(KERN_DEBUG
3671                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3672                                        zone_names[j], memmap_pages);
3673                 } else
3674                         printk(KERN_WARNING
3675                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3676                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3677
3678                 /* Account for reserved pages */
3679                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3680                         realsize -= dma_reserve;
3681                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3682                                         zone_names[0], dma_reserve);
3683                 }
3684
3685                 if (!is_highmem_idx(j))
3686                         nr_kernel_pages += realsize;
3687                 nr_all_pages += realsize;
3688
3689                 zone->spanned_pages = size;
3690                 zone->present_pages = realsize;
3691 #ifdef CONFIG_NUMA
3692                 zone->node = nid;
3693                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3694                                                 / 100;
3695                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3696 #endif
3697                 zone->name = zone_names[j];
3698                 spin_lock_init(&zone->lock);
3699                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3700                 zone_seqlock_init(zone);
3701                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3702
3703                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3704
3705                 zone_pcp_init(zone);
3706                 for_each_lru(l) {
3707                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3708                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3709                 }
3710                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3711                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3712                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3713                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3714                 zap_zone_vm_stats(zone);
3715                 zone->flags = 0;
3716                 if (!size)
3717                         continue;
3718
3719                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3720                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3721                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3722                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3723                 BUG_ON(ret);
3724                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3725                 zone_start_pfn += size;
3726         }
3727 }
3728
3729 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3730 {
3731         /* Skip empty nodes */
3732         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3733                 return;
3734
3735 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3736         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3737         if (!pgdat->node_mem_map) {
3738                 unsigned long size, start, end;
3739                 struct page *map;
3740
3741                 /*
3742                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3743                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3744                  * for the buddy allocator to function correctly.
3745                  */
3746                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3747                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3748                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3749                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3750                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3751                 if (!map)
3752                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3753                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3754         }
3755 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3756         /*
3757          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3758          */
3759         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3760                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3761 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3762                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3763                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3764 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3765         }
3766 #endif
3767 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3768 }
3769
3770 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3771                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3772 {
3773         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3774
3775         pgdat->node_id = nid;
3776         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3777         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3778
3779         alloc_node_mem_map(pgdat);
3780 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3781         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3782                 nid, (unsigned long)pgdat,
3783                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3784 #endif
3785
3786         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3787 }
3788
3789 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3790
3791 #if MAX_NUMNODES > 1
3792 /*
3793  * Figure out the number of possible node ids.
3794  */
3795 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3796 {
3797         unsigned int node;
3798         unsigned int highest = 0;
3799
3800         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3801                 highest = node;
3802         nr_node_ids = highest + 1;
3803 }
3804 #else
3805 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3806 {
3807 }
3808 #endif
3809
3810 /**
3811  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3812  * @nid: The node ID the range resides on
3813  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3814  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3815  *
3816  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3817  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3818  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3819  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3820  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3821  */
3822 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3823                                                 unsigned long end_pfn)
3824 {
3825         int i;
3826
3827         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3828                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3829                         "%d entries of %d used\n",
3830                         nid, start_pfn, end_pfn,
3831                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3832
3833         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3834
3835         /* Merge with existing active regions if possible */
3836         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3837                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3838                         continue;
3839
3840                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3841                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3842                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3843                         return;
3844
3845                 /* Merge forward if suitable */
3846                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3847                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3848                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3849                         return;
3850                 }
3851
3852                 /* Merge backward if suitable */
3853                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3854                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3855                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3856                         return;
3857                 }
3858         }
3859
3860         /* Check that early_node_map is large enough */
3861         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3862                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3863                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3864                 return;
3865         }
3866
3867         early_node_map[i].nid = nid;
3868         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3869         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3870         nr_nodemap_entries = i + 1;
3871 }
3872
3873 /**
3874  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3875  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3876  * @start_pfn: The new PFN of the range
3877  * @end_pfn: The new PFN of the range
3878  *
3879  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3880  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3881  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3882  * range.
3883  */
3884 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3885                                 unsigned long end_pfn)
3886 {
3887         int i, j;
3888         int removed = 0;
3889
3890         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3891                           nid, start_pfn, end_pfn);
3892
3893         /* Find the old active region end and shrink */
3894         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3895                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3896                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3897                         /* clear it */
3898                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3899                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3900                         removed = 1;
3901                         continue;
3902                 }
3903                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3904                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3905                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3906                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3907                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3908                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3909                         continue;
3910                 }
3911                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3912                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3913                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3914                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3915                         continue;
3916                 }
3917         }
3918
3919         if (!removed)
3920                 return;
3921
3922         /* remove the blank ones */
3923         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3924                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3925                         continue;
3926                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3927                         continue;
3928                 /* we found it, get rid of it */
3929                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3930                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3931                                 sizeof(early_node_map[j]));
3932                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3933                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3934                 nr_nodemap_entries--;
3935         }
3936 }
3937
3938 /**
3939  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3940  *
3941  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3942  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3943  * all currently registered regions.
3944  */
3945 void __init remove_all_active_ranges(void)
3946 {
3947         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3948         nr_nodemap_entries = 0;
3949 }
3950
3951 /* Compare two active node_active_regions */
3952 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3953 {
3954         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3955         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3956
3957         /* Done this way to avoid overflows */
3958         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3959                 return 1;
3960         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3961                 return -1;
3962
3963         return 0;
3964 }
3965
3966 /* sort the node_map by start_pfn */
3967 static void __init sort_node_map(void)
3968 {
3969         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3970                         sizeof(struct node_active_region),
3971                         cmp_node_active_region, NULL);
3972 }
3973
3974 /* Find the lowest pfn for a node */
3975 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3976 {
3977         int i;
3978         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3979
3980         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3981         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3982                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3983
3984         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3985                 printk(KERN_WARNING
3986                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3987                 return 0;
3988         }
3989
3990         return min_pfn;
3991 }
3992
3993 /**
3994  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3995  *
3996  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3997  * add_active_range().
3998  */
3999 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4000 {
4001         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4002 }
4003
4004 /*
4005  * early_calculate_totalpages()
4006  * Sum pages in active regions for movable zone.
4007  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4008  */
4009 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4010 {
4011         int i;
4012         unsigned long totalpages = 0;
4013
4014         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4015                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4016                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4017                 totalpages += pages;
4018                 if (pages)
4019                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4020         }
4021         return totalpages;
4022 }
4023
4024 /*
4025  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4026  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4027  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4028  * others
4029  */
4030 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4031 {
4032         int i, nid;
4033         unsigned long usable_startpfn;
4034         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4035         /* save the state before borrow the nodemask */
4036         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4037         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4038         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4039
4040         /*
4041          * If movablecore was specified, calculate what size of
4042          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4043          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4044          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4045          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4046          * what movablecore would have allowed.
4047          */
4048         if (required_movablecore) {
4049                 unsigned long corepages;
4050
4051                 /*
4052                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4053                  * was requested by the user
4054                  */
4055                 required_movablecore =
4056                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4057                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4058
4059                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4060         }
4061
4062         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4063         if (!required_kernelcore)
4064                 goto out;
4065
4066         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4067         find_usable_zone_for_movable();
4068         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4069
4070 restart:
4071         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4072         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4073         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4074                 /*
4075                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4076                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4077                  * amount of memory for the kernel
4078                  */
4079                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4080                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4081
4082                 /*
4083                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4084                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4085                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4086                  */
4087                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4088
4089                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4090                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4091                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4092                         unsigned long size_pages;
4093
4094                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4095                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4096                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4097                         if (start_pfn >= end_pfn)
4098                                 continue;
4099
4100                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4101                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4102                                 unsigned long kernel_pages;
4103                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4104                                                                 - start_pfn;
4105
4106                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4107                                                         kernelcore_remaining);
4108                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4109                                                         required_kernelcore);
4110
4111                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4112                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4113
4114                                         /*
4115                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4116                                          * that if we have to rebalance
4117                                          * kernelcore across nodes, we will
4118                                          * not double account here
4119                                          */
4120                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4121                                         continue;
4122                                 }
4123                                 start_pfn = usable_startpfn;
4124                         }
4125
4126                         /*
4127                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4128                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4129                          * number of pages used as kernelcore
4130                          */
4131                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4132                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4133                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4134                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4135
4136                         /*
4137                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4138                          * break if the kernelcore for this node has been
4139                          * satisified
4140                          */
4141                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4142                                                                 size_pages);
4143                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4144                         if (!kernelcore_remaining)
4145                                 break;
4146                 }
4147         }
4148
4149         /*
4150          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4151          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4152          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4153          * satisified
4154          */
4155         usable_nodes--;
4156         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4157                 goto restart;
4158
4159         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4160         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4161                 zone_movable_pfn[nid] =
4162                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4163
4164 out:
4165         /* restore the node_state */
4166         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4167 }
4168
4169 /* Any regular memory on that node ? */
4170 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4171 {
4172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4173         enum zone_type zone_type;
4174
4175         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4176                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4177                 if (zone->present_pages)
4178                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4179         }
4180 #endif
4181 }
4182
4183 /**
4184  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4185  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4186  *
4187  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4188  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4189  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4190  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4191  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4192  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4193  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4194  * at arch_max_dma_pfn.
4195  */
4196 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4197 {
4198         unsigned long nid;
4199         int i;
4200
4201         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4202         sort_node_map();
4203
4204         /* Record where the zone boundaries are */
4205         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4206                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4207         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4208                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4209         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4210         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4211         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4212                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4213                         continue;
4214                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4215                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4216                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4217                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4218         }
4219         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4220         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4221
4222         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4223         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4224         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4225
4226         /* Print out the zone ranges */
4227         printk("Zone PFN ranges:\n");
4228         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4229                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4230                         continue;
4231                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4232                                 zone_names[i],
4233                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4234                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4235         }
4236
4237         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4238         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4239         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4240                 if (zone_movable_pfn[i])
4241                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4242         }
4243
4244         /* Print out the early_node_map[] */
4245         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4246         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4247                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4248                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4249                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4250
4251         /* Initialise every node */
4252         mminit_verify_pageflags_layout();
4253         setup_nr_node_ids();
4254         for_each_online_node(nid) {
4255                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4256                 free_area_init_node(nid, NULL,
4257                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4258
4259                 /* Any memory on that node */
4260                 if (pgdat->node_present_pages)
4261                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4262                 check_for_regular_memory(pgdat);
4263         }
4264 }
4265
4266 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4267 {
4268         unsigned long long coremem;
4269         if (!p)
4270                 return -EINVAL;
4271
4272         coremem = memparse(p, &p);
4273         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4274
4275         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4276         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4277
4278         return 0;
4279 }
4280
4281 /*
4282  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4283  * cannot be reclaimed or migrated.
4284  */
4285 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4286 {
4287         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4288 }
4289
4290 /*
4291  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4292  * can be reclaimed or migrated.
4293  */
4294 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4295 {
4296         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4297 }
4298
4299 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4300 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4301
4302 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4303
4304 /**
4305  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4306  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4307  *
4308  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4309  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4310  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4311  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4312  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4313  * smaller per-cpu batchsize.
4314  */
4315 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4316 {
4317         dma_reserve = new_dma_reserve;
4318 }
4319
4320 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4321 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4322 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4323 #endif
4324
4325 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4326 {
4327         free_area_init_node(0, zones_size,
4328                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4329 }
4330
4331 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4332                                  unsigned long action, void *hcpu)
4333 {
4334         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4335
4336         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4337                 drain_pages(cpu);
4338
4339                 /*
4340                  * Spill the event counters of the dead processor
4341                  * into the current processors event counters.
4342                  * This artificially elevates the count of the current
4343                  * processor.
4344                  */
4345                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4346
4347                 /*
4348                  * Zero the differential counters of the dead processor
4349                  * so that the vm statistics are consistent.
4350                  *
4351                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4352                  * race with what we are doing.
4353                  */
4354                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4355         }
4356         return NOTIFY_OK;
4357 }
4358
4359 void __init page_alloc_init(void)
4360 {
4361         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4362 }
4363
4364 /*
4365  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4366  *      or min_free_kbytes changes.
4367  */
4368 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4369 {
4370         struct pglist_data *pgdat;
4371         unsigned long reserve_pages = 0;
4372         enum zone_type i, j;
4373
4374         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4375                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4376                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4377                         unsigned long max = 0;
4378
4379                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4380                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4381                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4382                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4383                         }
4384
4385                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4386                         max += high_wmark_pages(zone);
4387
4388                         if (max > zone->present_pages)
4389                                 max = zone->present_pages;
4390                         reserve_pages += max;
4391                 }
4392         }
4393         totalreserve_pages = reserve_pages;
4394 }
4395
4396 /*
4397  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4398  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4399  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4400  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4401  */
4402 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4403 {
4404         struct pglist_data *pgdat;
4405         enum zone_type j, idx;
4406
4407         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4408                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4409                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4410                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4411
4412                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4413
4414                         idx = j;
4415                         while (idx) {
4416                                 struct zone *lower_zone;
4417
4418                                 idx--;
4419
4420                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4421                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4422
4423                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4424                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4425                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4426                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4427                         }
4428                 }
4429         }
4430
4431         /* update totalreserve_pages */
4432         calculate_totalreserve_pages();
4433 }
4434
4435 /**
4436  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4437  * or when memory is hot-{added|removed}
4438  *
4439  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4440  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4441  */
4442 void setup_per_zone_wmarks(void)
4443 {
4444         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4445         unsigned long lowmem_pages = 0;
4446         struct zone *zone;
4447         unsigned long flags;
4448
4449         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4450         for_each_zone(zone) {
4451                 if (!is_highmem(zone))
4452                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4453         }
4454
4455         for_each_zone(zone) {
4456                 u64 tmp;
4457
4458                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4459                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4460                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4461                 if (is_highmem(zone)) {
4462                         /*
4463                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4464                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4465                          * value here.
4466                          *
4467                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4468                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4469                          * not be capped for highmem.
4470                          */
4471                         int min_pages;
4472
4473                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4474                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4475                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4476                         if (min_pages > 128)
4477                                 min_pages = 128;
4478                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4479                 } else {
4480                         /*
4481                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4482                          * proportionate to the zone's size.
4483                          */
4484                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4485                 }
4486
4487                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4488                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4489                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4490                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4491         }
4492
4493         /* update totalreserve_pages */
4494         calculate_totalreserve_pages();
4495 }
4496
4497 /**
4498  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4499  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4500  * to be referenced again before it is swapped out.
4501  *
4502  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4503  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4504  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4505  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4506  *
4507  * total     target    max
4508  * memory    ratio     inactive anon
4509  * -------------------------------------
4510  *   10MB       1         5MB
4511  *  100MB       1        50MB
4512  *    1GB       3       250MB
4513  *   10GB      10       0.9GB
4514  *  100GB      31         3GB
4515  *    1TB     101        10GB
4516  *   10TB     320        32GB
4517  */
4518 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4519 {
4520         unsigned int gb, ratio;
4521
4522         /* Zone size in gigabytes */
4523         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4524         if (gb)
4525                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4526         else
4527                 ratio = 1;
4528
4529         zone->inactive_ratio = ratio;
4530 }
4531
4532 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4533 {
4534         struct zone *zone;
4535
4536         for_each_zone(zone)
4537                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4538 }
4539
4540 /*
4541  * Initialise min_free_kbytes.
4542  *
4543  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4544  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4545  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4546  *
4547  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4548  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4549  *
4550  * which yields
4551  *
4552  * 16MB:        512k
4553  * 32MB:        724k
4554  * 64MB:        1024k
4555  * 128MB:       1448k
4556  * 256MB:       2048k
4557  * 512MB:       2896k
4558  * 1024MB:      4096k
4559  * 2048MB:      5792k
4560  * 4096MB:      8192k
4561  * 8192MB:      11584k
4562  * 16384MB:     16384k
4563  */
4564 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4565 {
4566         unsigned long lowmem_kbytes;
4567
4568         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4569
4570         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4571         if (min_free_kbytes < 128)
4572                 min_free_kbytes = 128;
4573         if (min_free_kbytes > 65536)
4574                 min_free_kbytes = 65536;
4575         setup_per_zone_wmarks();
4576         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4577         setup_per_zone_inactive_ratio();
4578         return 0;
4579 }
4580 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4581
4582 /*
4583  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4584  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4585  *      changes.
4586  */
4587 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4588         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4589 {
4590         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4591         if (write)
4592                 setup_per_zone_wmarks();
4593         return 0;
4594 }
4595
4596 #ifdef CONFIG_NUMA
4597 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4598         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4599 {
4600         struct zone *zone;
4601         int rc;
4602
4603         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4604         if (rc)
4605                 return rc;
4606
4607         for_each_zone(zone)
4608                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4609                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4610         return 0;
4611 }
4612
4613 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4614         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4615 {
4616         struct zone *zone;
4617         int rc;
4618
4619         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4620         if (rc)
4621                 return rc;
4622
4623         for_each_zone(zone)
4624                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4625                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4626         return 0;
4627 }
4628 #endif
4629
4630 /*
4631  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4632  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4633  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4634  *
4635  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4636  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4637  * if in function of the boot time zone sizes.
4638  */
4639 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4640         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4641 {
4642         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4643         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4644         return 0;
4645 }
4646
4647 /*
4648  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4649  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4650  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4651  */
4652
4653 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4654         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4655 {
4656         struct zone *zone;
4657         unsigned int cpu;
4658         int ret;
4659
4660         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4661         if (!write || (ret == -EINVAL))
4662                 return ret;
4663         for_each_populated_zone(zone) {
4664                 for_each_online_cpu(cpu) {
4665                         unsigned long  high;
4666                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4667                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4668                 }
4669         }
4670         return 0;
4671 }
4672
4673 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4674
4675 #ifdef CONFIG_NUMA
4676 static int __init set_hashdist(char *str)
4677 {
4678         if (!str)
4679                 return 0;
4680         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4681         return 1;
4682 }
4683 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4684 #endif
4685
4686 /*
4687  * allocate a large system hash table from bootmem
4688  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4689  *   quantity of entries
4690  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4691  */
4692 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4693                                      unsigned long bucketsize,
4694                                      unsigned long numentries,
4695                                      int scale,
4696                                      int flags,
4697                                      unsigned int *_hash_shift,
4698                                      unsigned int *_hash_mask,
4699                                      unsigned long limit)
4700 {
4701         unsigned long long max = limit;
4702         unsigned long log2qty, size;
4703         void *table = NULL;
4704
4705         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4706         if (!numentries) {
4707                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4708                 numentries = nr_kernel_pages;
4709                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4710                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4711                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4712
4713                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4714                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4715                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4716                 else
4717                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4718
4719                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4720                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4721                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4722         }
4723         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4724
4725         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4726         if (max == 0) {
4727                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4728                 do_div(max, bucketsize);
4729         }
4730
4731         if (numentries > max)
4732                 numentries = max;
4733
4734         log2qty = ilog2(numentries);
4735
4736         do {
4737                 size = bucketsize << log2qty;
4738                 if (flags & HASH_EARLY)
4739                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4740                 else if (hashdist)
4741                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4742                 else {
4743                         /*
4744                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4745                          * some pages at the end of hash table which
4746                          * alloc_pages_exact() automatically does
4747                          */
4748                         if (get_order(size) < MAX_ORDER)
4749                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4750                 }
4751         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4752
4753         if (!table)
4754                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4755
4756         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4757                tablename,
4758                (1U << log2qty),
4759                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4760                size);
4761
4762         if (_hash_shift)
4763                 *_hash_shift = log2qty;
4764         if (_hash_mask)
4765                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4766
4767         /*
4768          * If hashdist is set, the table allocation is done with __vmalloc()
4769          * which invokes the kmemleak_alloc() callback. This function may also
4770          * be called before the slab and kmemleak are initialised when
4771          * kmemleak simply buffers the request to be executed later
4772          * (GFP_ATOMIC flag ignored in this case).
4773          */
4774         if (!hashdist)
4775                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4776
4777         return table;
4778 }
4779
4780 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4781 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4782                                                         unsigned long pfn)
4783 {
4784 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4785         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4786 #else
4787         return zone->pageblock_flags;
4788 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4789 }
4790
4791 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4792 {
4793 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4794         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4795         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4796 #else
4797         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4798         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4799 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4800 }
4801
4802 /**
4803  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4804  * @page: The page within the block of interest
4805  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4806  * @end_bitidx: The last bit of interest
4807  * returns pageblock_bits flags
4808  */
4809 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4810                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4811 {
4812         struct zone *zone;
4813         unsigned long *bitmap;
4814         unsigned long pfn, bitidx;
4815         unsigned long flags = 0;
4816         unsigned long value = 1;
4817
4818         zone = page_zone(page);
4819         pfn = page_to_pfn(page);
4820         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4821         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4822
4823         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4824                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4825                         flags |= value;
4826
4827         return flags;
4828 }
4829
4830 /**
4831  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4832  * @page: The page within the block of interest
4833  * @start_bitidx: The first bit of interest
4834  * @end_bitidx: The last bit of interest
4835  * @flags: The flags to set
4836  */
4837 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4838                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4839 {
4840         struct zone *zone;
4841         unsigned long *bitmap;
4842         unsigned long pfn, bitidx;
4843         unsigned long value = 1;
4844
4845         zone = page_zone(page);
4846         pfn = page_to_pfn(page);
4847         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4848         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4849         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4850         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4851
4852         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4853                 if (flags & value)
4854                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4855                 else
4856                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4857 }
4858
4859 /*
4860  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4861  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4862  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4863  */
4864
4865 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4866 {
4867         struct zone *zone;
4868         unsigned long flags;
4869         int ret = -EBUSY;
4870
4871         zone = page_zone(page);
4872         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4873         /*
4874          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4875          */
4876         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4877                 goto out;
4878         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4879         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4880         ret = 0;
4881 out:
4882         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4883         if (!ret)
4884                 drain_all_pages();
4885         return ret;
4886 }
4887
4888 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4889 {
4890         struct zone *zone;
4891         unsigned long flags;
4892         zone = page_zone(page);
4893         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4894         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4895                 goto out;
4896         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4897         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4898 out:
4899         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4900 }
4901
4902 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4903 /*
4904  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4905  */
4906 void
4907 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4908 {
4909         struct page *page;
4910         struct zone *zone;
4911         int order, i;
4912         unsigned long pfn;
4913         unsigned long flags;
4914         /* find the first valid pfn */
4915         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4916                 if (pfn_valid(pfn))
4917                         break;
4918         if (pfn == end_pfn)
4919                 return;
4920         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4921         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4922         pfn = start_pfn;
4923         while (pfn < end_pfn) {
4924                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4925                         pfn++;
4926                         continue;
4927                 }
4928                 page = pfn_to_page(pfn);
4929                 BUG_ON(page_count(page));
4930                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4931                 order = page_order(page);
4932 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4933                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4934                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4935 #endif
4936                 list_del(&page->lru);
4937                 rmv_page_order(page);
4938                 zone->free_area[order].nr_free--;
4939                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4940                                       - (1UL << order));
4941                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4942                         SetPageReserved((page+i));
4943                 pfn += (1 << order);
4944         }
4945         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4946 }
4947 #endif