page allocator: calculate the alloc_flags for allocation only once
[linux-2.6-block.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/oom.h>
32 #include <linux/notifier.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/sysctl.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/memory_hotplug.h>
38 #include <linux/nodemask.h>
39 #include <linux/vmalloc.h>
40 #include <linux/mempolicy.h>
41 #include <linux/stop_machine.h>
42 #include <linux/sort.h>
43 #include <linux/pfn.h>
44 #include <linux/backing-dev.h>
45 #include <linux/fault-inject.h>
46 #include <linux/page-isolation.h>
47 #include <linux/page_cgroup.h>
48 #include <linux/debugobjects.h>
49 #include <linux/kmemleak.h>
50
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/div64.h>
53 #include "internal.h"
54
55 /*
56  * Array of node states.
57  */
58 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
59         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
60         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
61 #ifndef CONFIG_NUMA
62         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
64         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #endif
66         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif  /* NUMA */
68 };
69 EXPORT_SYMBOL(node_states);
70
71 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
72 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
73 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
74 int percpu_pagelist_fraction;
75
76 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
77 int pageblock_order __read_mostly;
78 #endif
79
80 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
81
82 /*
83  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
84  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
85  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
86  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
87  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
88  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
89  *
90  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
91  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
92  */
93 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
94 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
95          256,
96 #endif
97 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
98          256,
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101          32,
102 #endif
103          32,
104 };
105
106 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
107
108 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
109 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
110          "DMA",
111 #endif
112 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
113          "DMA32",
114 #endif
115          "Normal",
116 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
117          "HighMem",
118 #endif
119          "Movable",
120 };
121
122 int min_free_kbytes = 1024;
123
124 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
125 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
126 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
127
128 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
129   /*
130    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
131    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
132    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
133    * so the number of times add_active_range() can be called is
134    * related to the number of nodes and the number of holes
135    */
136   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
137     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
138     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139   #else
140     #if MAX_NUMNODES >= 32
141       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
142       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
143     #else
144       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
145       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
146     #endif
147   #endif
148
149   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
150   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
151   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
152   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
153   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
154   static unsigned long __initdata required_movablecore;
155   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
156
157   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
158   int movable_zone;
159   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
160 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
161
162 #if MAX_NUMNODES > 1
163 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
164 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
165 #endif
166
167 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
168
169 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
170 {
171
172         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
173                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
174
175         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
176                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
177 }
178
179 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
180 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
181 {
182         int ret = 0;
183         unsigned seq;
184         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
185
186         do {
187                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
188                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
189                         ret = 1;
190                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
191                         ret = 1;
192         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
193
194         return ret;
195 }
196
197 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
198 {
199         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
200                 return 0;
201         if (zone != page_zone(page))
202                 return 0;
203
204         return 1;
205 }
206 /*
207  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
208  */
209 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
210 {
211         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
212                 return 1;
213         if (!page_is_consistent(zone, page))
214                 return 1;
215
216         return 0;
217 }
218 #else
219 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
220 {
221         return 0;
222 }
223 #endif
224
225 static void bad_page(struct page *page)
226 {
227         static unsigned long resume;
228         static unsigned long nr_shown;
229         static unsigned long nr_unshown;
230
231         /*
232          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
233          * or allow a steady drip of one report per second.
234          */
235         if (nr_shown == 60) {
236                 if (time_before(jiffies, resume)) {
237                         nr_unshown++;
238                         goto out;
239                 }
240                 if (nr_unshown) {
241                         printk(KERN_ALERT
242                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
243                                 nr_unshown);
244                         nr_unshown = 0;
245                 }
246                 nr_shown = 0;
247         }
248         if (nr_shown++ == 0)
249                 resume = jiffies + 60 * HZ;
250
251         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
252                 current->comm, page_to_pfn(page));
253         printk(KERN_ALERT
254                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
255                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
256                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
257
258         dump_stack();
259 out:
260         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
261         __ClearPageBuddy(page);
262         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
263 }
264
265 /*
266  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
267  *
268  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
269  *
270  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
271  *
272  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
273  * the head page (even the head page has this).
274  *
275  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
276  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
277  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
278  */
279
280 static void free_compound_page(struct page *page)
281 {
282         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
283 }
284
285 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
286 {
287         int i;
288         int nr_pages = 1 << order;
289
290         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
291         set_compound_order(page, order);
292         __SetPageHead(page);
293         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
294                 struct page *p = page + i;
295
296                 __SetPageTail(p);
297                 p->first_page = page;
298         }
299 }
300
301 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
302 void prep_compound_gigantic_page(struct page *page, unsigned long order)
303 {
304         int i;
305         int nr_pages = 1 << order;
306         struct page *p = page + 1;
307
308         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
309         set_compound_order(page, order);
310         __SetPageHead(page);
311         for (i = 1; i < nr_pages; i++, p = mem_map_next(p, page, i)) {
312                 __SetPageTail(p);
313                 p->first_page = page;
314         }
315 }
316 #endif
317
318 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
319 {
320         int i;
321         int nr_pages = 1 << order;
322         int bad = 0;
323
324         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
325             unlikely(!PageHead(page))) {
326                 bad_page(page);
327                 bad++;
328         }
329
330         __ClearPageHead(page);
331
332         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
333                 struct page *p = page + i;
334
335                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
336                         bad_page(page);
337                         bad++;
338                 }
339                 __ClearPageTail(p);
340         }
341
342         return bad;
343 }
344
345 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
346 {
347         int i;
348
349         /*
350          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
351          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
352          */
353         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
354         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
355                 clear_highpage(page + i);
356 }
357
358 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
359 {
360         set_page_private(page, order);
361         __SetPageBuddy(page);
362 }
363
364 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
365 {
366         __ClearPageBuddy(page);
367         set_page_private(page, 0);
368 }
369
370 /*
371  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
372  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
373  *
374  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
375  * the following equation:
376  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
377  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
378  * 1 buddy is #10:
379  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
380  *
381  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
382  * satisfies the following equation:
383  *     P = B & ~(1 << O)
384  *
385  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
386  */
387 static inline struct page *
388 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
389 {
390         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
391
392         return page + (buddy_idx - page_idx);
393 }
394
395 static inline unsigned long
396 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
397 {
398         return (page_idx & ~(1 << order));
399 }
400
401 /*
402  * This function checks whether a page is free && is the buddy
403  * we can do coalesce a page and its buddy if
404  * (a) the buddy is not in a hole &&
405  * (b) the buddy is in the buddy system &&
406  * (c) a page and its buddy have the same order &&
407  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
408  *
409  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
410  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
411  *
412  * For recording page's order, we use page_private(page).
413  */
414 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
415                                                                 int order)
416 {
417         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
418                 return 0;
419
420         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
421                 return 0;
422
423         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
424                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
425                 return 1;
426         }
427         return 0;
428 }
429
430 /*
431  * Freeing function for a buddy system allocator.
432  *
433  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
434  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
435  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
436  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
437  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
438  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
439  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
440  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
441  * parts of the VM system.
442  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
443  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
444  * order is recorded in page_private(page) field.
445  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
446  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
447  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
448  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
449  * triggers coalescing into a block of larger size.            
450  *
451  * -- wli
452  */
453
454 static inline void __free_one_page(struct page *page,
455                 struct zone *zone, unsigned int order)
456 {
457         unsigned long page_idx;
458         int order_size = 1 << order;
459         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
460
461         if (unlikely(PageCompound(page)))
462                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
463                         return;
464
465         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
466
467         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
468         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
469
470         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
471         while (order < MAX_ORDER-1) {
472                 unsigned long combined_idx;
473                 struct page *buddy;
474
475                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
476                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
477                         break;
478
479                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
480                 list_del(&buddy->lru);
481                 zone->free_area[order].nr_free--;
482                 rmv_page_order(buddy);
483                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
484                 page = page + (combined_idx - page_idx);
485                 page_idx = combined_idx;
486                 order++;
487         }
488         set_page_order(page, order);
489         list_add(&page->lru,
490                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
491         zone->free_area[order].nr_free++;
492 }
493
494 static inline int free_pages_check(struct page *page)
495 {
496         free_page_mlock(page);
497         if (unlikely(page_mapcount(page) |
498                 (page->mapping != NULL)  |
499                 (page_count(page) != 0)  |
500                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
501                 bad_page(page);
502                 return 1;
503         }
504         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
505                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
506         return 0;
507 }
508
509 /*
510  * Frees a list of pages. 
511  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
512  * count is the number of pages to free.
513  *
514  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
515  * see if this freeing clears that state.
516  *
517  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
518  * pinned" detection logic.
519  */
520 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
521                                         struct list_head *list, int order)
522 {
523         spin_lock(&zone->lock);
524         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
525         zone->pages_scanned = 0;
526         while (count--) {
527                 struct page *page;
528
529                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
530                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
531                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
532                 list_del(&page->lru);
533                 __free_one_page(page, zone, order);
534         }
535         spin_unlock(&zone->lock);
536 }
537
538 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
539 {
540         spin_lock(&zone->lock);
541         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
542         zone->pages_scanned = 0;
543         __free_one_page(page, zone, order);
544         spin_unlock(&zone->lock);
545 }
546
547 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
548 {
549         unsigned long flags;
550         int i;
551         int bad = 0;
552
553         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
554                 bad += free_pages_check(page + i);
555         if (bad)
556                 return;
557
558         if (!PageHighMem(page)) {
559                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
560                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
561                                            PAGE_SIZE << order);
562         }
563         arch_free_page(page, order);
564         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
565
566         local_irq_save(flags);
567         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
568         free_one_page(page_zone(page), page, order);
569         local_irq_restore(flags);
570 }
571
572 /*
573  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
574  */
575 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
576 {
577         if (order == 0) {
578                 __ClearPageReserved(page);
579                 set_page_count(page, 0);
580                 set_page_refcounted(page);
581                 __free_page(page);
582         } else {
583                 int loop;
584
585                 prefetchw(page);
586                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
587                         struct page *p = &page[loop];
588
589                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
590                                 prefetchw(p + 1);
591                         __ClearPageReserved(p);
592                         set_page_count(p, 0);
593                 }
594
595                 set_page_refcounted(page);
596                 __free_pages(page, order);
597         }
598 }
599
600
601 /*
602  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
603  * Please do not alter this order without good reasons and regression
604  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
605  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
606  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
607  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
608  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
609  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
610  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
611  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
612  *
613  * -- wli
614  */
615 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
616         int low, int high, struct free_area *area,
617         int migratetype)
618 {
619         unsigned long size = 1 << high;
620
621         while (high > low) {
622                 area--;
623                 high--;
624                 size >>= 1;
625                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
626                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
627                 area->nr_free++;
628                 set_page_order(&page[size], high);
629         }
630 }
631
632 /*
633  * This page is about to be returned from the page allocator
634  */
635 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
636 {
637         if (unlikely(page_mapcount(page) |
638                 (page->mapping != NULL)  |
639                 (page_count(page) != 0)  |
640                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
641                 bad_page(page);
642                 return 1;
643         }
644
645         set_page_private(page, 0);
646         set_page_refcounted(page);
647
648         arch_alloc_page(page, order);
649         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
650
651         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
652                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
653
654         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
655                 prep_compound_page(page, order);
656
657         return 0;
658 }
659
660 /*
661  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
662  * the smallest available page from the freelists
663  */
664 static struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
665                                                 int migratetype)
666 {
667         unsigned int current_order;
668         struct free_area * area;
669         struct page *page;
670
671         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
672         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
673                 area = &(zone->free_area[current_order]);
674                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
675                         continue;
676
677                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
678                                                         struct page, lru);
679                 list_del(&page->lru);
680                 rmv_page_order(page);
681                 area->nr_free--;
682                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
683                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
684                 return page;
685         }
686
687         return NULL;
688 }
689
690
691 /*
692  * This array describes the order lists are fallen back to when
693  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
694  */
695 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
696         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
697         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
698         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
699         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
700 };
701
702 /*
703  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
704  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
705  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
706  */
707 static int move_freepages(struct zone *zone,
708                           struct page *start_page, struct page *end_page,
709                           int migratetype)
710 {
711         struct page *page;
712         unsigned long order;
713         int pages_moved = 0;
714
715 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
716         /*
717          * page_zone is not safe to call in this context when
718          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
719          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
720          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
721          * grouping pages by mobility
722          */
723         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
724 #endif
725
726         for (page = start_page; page <= end_page;) {
727                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
728                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
729
730                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
731                         page++;
732                         continue;
733                 }
734
735                 if (!PageBuddy(page)) {
736                         page++;
737                         continue;
738                 }
739
740                 order = page_order(page);
741                 list_del(&page->lru);
742                 list_add(&page->lru,
743                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
744                 page += 1 << order;
745                 pages_moved += 1 << order;
746         }
747
748         return pages_moved;
749 }
750
751 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
752                                 int migratetype)
753 {
754         unsigned long start_pfn, end_pfn;
755         struct page *start_page, *end_page;
756
757         start_pfn = page_to_pfn(page);
758         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
759         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
760         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
761         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
762
763         /* Do not cross zone boundaries */
764         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
765                 start_page = page;
766         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
767                 return 0;
768
769         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
770 }
771
772 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
773 static struct page *__rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order,
774                                                 int start_migratetype)
775 {
776         struct free_area * area;
777         int current_order;
778         struct page *page;
779         int migratetype, i;
780
781         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
782         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
783                                                 --current_order) {
784                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
785                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
786
787                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
788                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
789                                 continue;
790
791                         area = &(zone->free_area[current_order]);
792                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
793                                 continue;
794
795                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
796                                         struct page, lru);
797                         area->nr_free--;
798
799                         /*
800                          * If breaking a large block of pages, move all free
801                          * pages to the preferred allocation list. If falling
802                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
803                          * agressive about taking ownership of free pages
804                          */
805                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
806                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
807                                 unsigned long pages;
808                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
809                                                                 start_migratetype);
810
811                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
812                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
813                                         set_pageblock_migratetype(page,
814                                                                 start_migratetype);
815
816                                 migratetype = start_migratetype;
817                         }
818
819                         /* Remove the page from the freelists */
820                         list_del(&page->lru);
821                         rmv_page_order(page);
822                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
823                                                         -(1UL << order));
824
825                         if (current_order == pageblock_order)
826                                 set_pageblock_migratetype(page,
827                                                         start_migratetype);
828
829                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
830                         return page;
831                 }
832         }
833
834         /* Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation */
835         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_RESERVE);
836 }
837
838 /*
839  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
840  * Call me with the zone->lock already held.
841  */
842 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
843                                                 int migratetype)
844 {
845         struct page *page;
846
847         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
848
849         if (unlikely(!page))
850                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
851
852         return page;
853 }
854
855 /* 
856  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
857  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
858  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
859  */
860 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
861                         unsigned long count, struct list_head *list,
862                         int migratetype)
863 {
864         int i;
865         
866         spin_lock(&zone->lock);
867         for (i = 0; i < count; ++i) {
868                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
869                 if (unlikely(page == NULL))
870                         break;
871
872                 /*
873                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
874                  * in physical page order. The page is added to the callers and
875                  * list and the list head then moves forward. From the callers
876                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
877                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
878                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
879                  * properly.
880                  */
881                 list_add(&page->lru, list);
882                 set_page_private(page, migratetype);
883                 list = &page->lru;
884         }
885         spin_unlock(&zone->lock);
886         return i;
887 }
888
889 #ifdef CONFIG_NUMA
890 /*
891  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
892  * currently executing processor on remote nodes after they have
893  * expired.
894  *
895  * Note that this function must be called with the thread pinned to
896  * a single processor.
897  */
898 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
899 {
900         unsigned long flags;
901         int to_drain;
902
903         local_irq_save(flags);
904         if (pcp->count >= pcp->batch)
905                 to_drain = pcp->batch;
906         else
907                 to_drain = pcp->count;
908         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
909         pcp->count -= to_drain;
910         local_irq_restore(flags);
911 }
912 #endif
913
914 /*
915  * Drain pages of the indicated processor.
916  *
917  * The processor must either be the current processor and the
918  * thread pinned to the current processor or a processor that
919  * is not online.
920  */
921 static void drain_pages(unsigned int cpu)
922 {
923         unsigned long flags;
924         struct zone *zone;
925
926         for_each_populated_zone(zone) {
927                 struct per_cpu_pageset *pset;
928                 struct per_cpu_pages *pcp;
929
930                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
931
932                 pcp = &pset->pcp;
933                 local_irq_save(flags);
934                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
935                 pcp->count = 0;
936                 local_irq_restore(flags);
937         }
938 }
939
940 /*
941  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
942  */
943 void drain_local_pages(void *arg)
944 {
945         drain_pages(smp_processor_id());
946 }
947
948 /*
949  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
950  */
951 void drain_all_pages(void)
952 {
953         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
954 }
955
956 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
957
958 void mark_free_pages(struct zone *zone)
959 {
960         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
961         unsigned long flags;
962         int order, t;
963         struct list_head *curr;
964
965         if (!zone->spanned_pages)
966                 return;
967
968         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
969
970         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
971         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
972                 if (pfn_valid(pfn)) {
973                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
974
975                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
976                                 swsusp_unset_page_free(page);
977                 }
978
979         for_each_migratetype_order(order, t) {
980                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
981                         unsigned long i;
982
983                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
984                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
985                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
986                 }
987         }
988         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
989 }
990 #endif /* CONFIG_PM */
991
992 /*
993  * Free a 0-order page
994  */
995 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
996 {
997         struct zone *zone = page_zone(page);
998         struct per_cpu_pages *pcp;
999         unsigned long flags;
1000
1001         if (PageAnon(page))
1002                 page->mapping = NULL;
1003         if (free_pages_check(page))
1004                 return;
1005
1006         if (!PageHighMem(page)) {
1007                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1008                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1009         }
1010         arch_free_page(page, 0);
1011         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1012
1013         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1014         local_irq_save(flags);
1015         __count_vm_event(PGFREE);
1016         if (cold)
1017                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1018         else
1019                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1020         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1021         pcp->count++;
1022         if (pcp->count >= pcp->high) {
1023                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1024                 pcp->count -= pcp->batch;
1025         }
1026         local_irq_restore(flags);
1027         put_cpu();
1028 }
1029
1030 void free_hot_page(struct page *page)
1031 {
1032         free_hot_cold_page(page, 0);
1033 }
1034         
1035 void free_cold_page(struct page *page)
1036 {
1037         free_hot_cold_page(page, 1);
1038 }
1039
1040 /*
1041  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1042  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1043  * Each sub-page must be freed individually.
1044  *
1045  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1046  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1047  */
1048 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1049 {
1050         int i;
1051
1052         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1053         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1054         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1055                 set_page_refcounted(page + i);
1056 }
1057
1058 /*
1059  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1060  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1061  * or two.
1062  */
1063 static struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1064                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1065                         int migratetype)
1066 {
1067         unsigned long flags;
1068         struct page *page;
1069         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1070         int cpu;
1071
1072 again:
1073         cpu  = get_cpu();
1074         if (likely(order == 0)) {
1075                 struct per_cpu_pages *pcp;
1076
1077                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1078                 local_irq_save(flags);
1079                 if (!pcp->count) {
1080                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1081                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1082                         if (unlikely(!pcp->count))
1083                                 goto failed;
1084                 }
1085
1086                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1087                 if (cold) {
1088                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1089                                 if (page_private(page) == migratetype)
1090                                         break;
1091                 } else {
1092                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1093                                 if (page_private(page) == migratetype)
1094                                         break;
1095                 }
1096
1097                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1098                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1099                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1100                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1101                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1102                 }
1103
1104                 list_del(&page->lru);
1105                 pcp->count--;
1106         } else {
1107                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1108                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1109                 spin_unlock(&zone->lock);
1110                 if (!page)
1111                         goto failed;
1112         }
1113
1114         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1115         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1116         local_irq_restore(flags);
1117         put_cpu();
1118
1119         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1120         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1121                 goto again;
1122         return page;
1123
1124 failed:
1125         local_irq_restore(flags);
1126         put_cpu();
1127         return NULL;
1128 }
1129
1130 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
1131 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
1132 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
1133 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
1134 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1135 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1136 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1137
1138 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1139
1140 static struct fail_page_alloc_attr {
1141         struct fault_attr attr;
1142
1143         u32 ignore_gfp_highmem;
1144         u32 ignore_gfp_wait;
1145         u32 min_order;
1146
1147 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1148
1149         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1150         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1151         struct dentry *min_order_file;
1152
1153 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1154
1155 } fail_page_alloc = {
1156         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1157         .ignore_gfp_wait = 1,
1158         .ignore_gfp_highmem = 1,
1159         .min_order = 1,
1160 };
1161
1162 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1163 {
1164         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1165 }
1166 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1167
1168 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1169 {
1170         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1171                 return 0;
1172         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1173                 return 0;
1174         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1175                 return 0;
1176         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1177                 return 0;
1178
1179         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1180 }
1181
1182 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1183
1184 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1185 {
1186         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1187         struct dentry *dir;
1188         int err;
1189
1190         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1191                                        "fail_page_alloc");
1192         if (err)
1193                 return err;
1194         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1195
1196         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1197                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1198                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1199
1200         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1201                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1202                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1203         fail_page_alloc.min_order_file =
1204                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1205                                    &fail_page_alloc.min_order);
1206
1207         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1208             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1209             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1210                 err = -ENOMEM;
1211                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1212                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1213                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1214                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1215         }
1216
1217         return err;
1218 }
1219
1220 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1221
1222 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1223
1224 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1225
1226 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1227 {
1228         return 0;
1229 }
1230
1231 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1232
1233 /*
1234  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1235  * of the allocation.
1236  */
1237 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1238                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1239 {
1240         /* free_pages my go negative - that's OK */
1241         long min = mark;
1242         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1243         int o;
1244
1245         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1246                 min -= min / 2;
1247         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1248                 min -= min / 4;
1249
1250         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1251                 return 0;
1252         for (o = 0; o < order; o++) {
1253                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1254                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1255
1256                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1257                 min >>= 1;
1258
1259                 if (free_pages <= min)
1260                         return 0;
1261         }
1262         return 1;
1263 }
1264
1265 #ifdef CONFIG_NUMA
1266 /*
1267  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1268  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1269  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1270  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1271  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1272  *
1273  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1274  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1275  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1276  *
1277  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1278  * nothing and returns NULL.
1279  *
1280  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1281  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1282  *
1283  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1284  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1285  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1286  * quickly as we can.
1287  */
1288 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1289 {
1290         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1291         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1292
1293         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1294         if (!zlc)
1295                 return NULL;
1296
1297         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1298                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1299                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1300         }
1301
1302         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1303                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1304                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1305         return allowednodes;
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1310  * if it is worth looking at further for free memory:
1311  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1312  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1313  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1314  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1315  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1316  * else return false (zero) if it is not.
1317  *
1318  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1319  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1320  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1321  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1322  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1323  * into the second scan of the zonelist.
1324  *
1325  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1326  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1327  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1328  * unturned looking for a free page.
1329  */
1330 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1331                                                 nodemask_t *allowednodes)
1332 {
1333         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1334         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1335         int n;                          /* node that zone *z is on */
1336
1337         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1338         if (!zlc)
1339                 return 1;
1340
1341         i = z - zonelist->_zonerefs;
1342         n = zlc->z_to_n[i];
1343
1344         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1345         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1346 }
1347
1348 /*
1349  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1350  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1351  * from that zone don't waste time re-examining it.
1352  */
1353 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1354 {
1355         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1356         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1357
1358         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1359         if (!zlc)
1360                 return;
1361
1362         i = z - zonelist->_zonerefs;
1363
1364         set_bit(i, zlc->fullzones);
1365 }
1366
1367 #else   /* CONFIG_NUMA */
1368
1369 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1370 {
1371         return NULL;
1372 }
1373
1374 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1375                                 nodemask_t *allowednodes)
1376 {
1377         return 1;
1378 }
1379
1380 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1381 {
1382 }
1383 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1384
1385 /*
1386  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1387  * a page.
1388  */
1389 static struct page *
1390 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1391                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1392                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1393 {
1394         struct zoneref *z;
1395         struct page *page = NULL;
1396         int classzone_idx;
1397         struct zone *zone;
1398         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1399         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1400         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1401
1402         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1403                 return NULL;
1404
1405         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1406 zonelist_scan:
1407         /*
1408          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1409          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1410          */
1411         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1412                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1413                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1414                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1415                                 continue;
1416                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1417                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1418                                 goto try_next_zone;
1419
1420                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1421                         unsigned long mark;
1422                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1423                                 mark = zone->pages_min;
1424                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1425                                 mark = zone->pages_low;
1426                         else
1427                                 mark = zone->pages_high;
1428                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1429                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1430                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1431                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1432                                         goto this_zone_full;
1433                         }
1434                 }
1435
1436                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1437                                                 gfp_mask, migratetype);
1438                 if (page)
1439                         break;
1440 this_zone_full:
1441                 if (NUMA_BUILD)
1442                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1443 try_next_zone:
1444                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1445                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1446                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1447                         zlc_active = 1;
1448                         did_zlc_setup = 1;
1449                 }
1450         }
1451
1452         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1453                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1454                 zlc_active = 0;
1455                 goto zonelist_scan;
1456         }
1457         return page;
1458 }
1459
1460 static inline int
1461 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1462                                 unsigned long pages_reclaimed)
1463 {
1464         /* Do not loop if specifically requested */
1465         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1466                 return 0;
1467
1468         /*
1469          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1470          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1471          * implementations.
1472          */
1473         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1474                 return 1;
1475
1476         /*
1477          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1478          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1479          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1480          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1481          * allocation still fails, we stop retrying.
1482          */
1483         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1484                 return 1;
1485
1486         /*
1487          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1488          * explicitly requests that.
1489          */
1490         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1491                 return 1;
1492
1493         return 0;
1494 }
1495
1496 static inline struct page *
1497 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1498         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1499         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1500         int migratetype)
1501 {
1502         struct page *page;
1503
1504         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1505         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1506                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1507                 return NULL;
1508         }
1509
1510         /*
1511          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1512          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1513          * we're still under heavy pressure.
1514          */
1515         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1516                 order, zonelist, high_zoneidx,
1517                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1518                 preferred_zone, migratetype);
1519         if (page)
1520                 goto out;
1521
1522         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1523         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1524                 goto out;
1525
1526         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1527         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1528
1529 out:
1530         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1531         return page;
1532 }
1533
1534 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1535 static inline struct page *
1536 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1537         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1538         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1539         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1540 {
1541         struct page *page = NULL;
1542         struct reclaim_state reclaim_state;
1543         struct task_struct *p = current;
1544
1545         cond_resched();
1546
1547         /* We now go into synchronous reclaim */
1548         cpuset_memory_pressure_bump();
1549
1550         /*
1551          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1552          */
1553         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1554         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1555         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1556         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1557
1558         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1559
1560         p->reclaim_state = NULL;
1561         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1562         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1563
1564         cond_resched();
1565
1566         if (order != 0)
1567                 drain_all_pages();
1568
1569         if (likely(*did_some_progress))
1570                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1571                                         zonelist, high_zoneidx,
1572                                         alloc_flags, preferred_zone,
1573                                         migratetype);
1574         return page;
1575 }
1576
1577 /*
1578  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1579  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1580  */
1581 static inline struct page *
1582 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1583         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1584         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1585         int migratetype)
1586 {
1587         struct page *page;
1588
1589         do {
1590                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1591                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1592                         preferred_zone, migratetype);
1593
1594                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1595                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1596         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1597
1598         return page;
1599 }
1600
1601 static inline
1602 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1603                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1604 {
1605         struct zoneref *z;
1606         struct zone *zone;
1607
1608         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1609                 wakeup_kswapd(zone, order);
1610 }
1611
1612 static inline int
1613 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1614 {
1615         struct task_struct *p = current;
1616         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1617         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1618
1619         /*
1620          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1621          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1622          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1623          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1624          */
1625         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1626                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1627
1628         if (!wait) {
1629                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1630                 /*
1631                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1632                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1633                  */
1634                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1635         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1636                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1637
1638         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1639                 if (!in_interrupt() &&
1640                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1641                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1642                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1643         }
1644
1645         return alloc_flags;
1646 }
1647
1648 static inline struct page *
1649 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1650         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1651         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1652         int migratetype)
1653 {
1654         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1655         struct page *page = NULL;
1656         int alloc_flags;
1657         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1658         unsigned long did_some_progress;
1659         struct task_struct *p = current;
1660
1661         /*
1662          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1663          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1664          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1665          * using a larger set of nodes after it has established that the
1666          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1667          * over allocated.
1668          */
1669         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1670                 goto nopage;
1671
1672         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1673
1674         /*
1675          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1676          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1677          * to how we want to proceed.
1678          */
1679         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1680
1681 restart:
1682         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1683         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1684                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1685                         preferred_zone, migratetype);
1686         if (page)
1687                 goto got_pg;
1688
1689 rebalance:
1690         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1691         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1692                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1693                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1694                                 preferred_zone, migratetype);
1695                 if (page)
1696                         goto got_pg;
1697         }
1698
1699         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1700         if (!wait)
1701                 goto nopage;
1702
1703         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1704         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1705                 goto nopage;
1706
1707         /* Try direct reclaim and then allocating */
1708         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1709                                         zonelist, high_zoneidx,
1710                                         nodemask,
1711                                         alloc_flags, preferred_zone,
1712                                         migratetype, &did_some_progress);
1713         if (page)
1714                 goto got_pg;
1715
1716         /*
1717          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1718          * running out of options and have to consider going OOM
1719          */
1720         if (!did_some_progress) {
1721                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1722                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1723                                         zonelist, high_zoneidx,
1724                                         nodemask, preferred_zone,
1725                                         migratetype);
1726                         if (page)
1727                                 goto got_pg;
1728
1729                         /*
1730                          * The OOM killer does not trigger for high-order allocations
1731                          * but if no progress is being made, there are no other
1732                          * options and retrying is unlikely to help
1733                          */
1734                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1735                                 goto nopage;
1736
1737                         goto restart;
1738                 }
1739         }
1740
1741         /* Check if we should retry the allocation */
1742         pages_reclaimed += did_some_progress;
1743         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1744                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1745                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1746                 goto rebalance;
1747         }
1748
1749 nopage:
1750         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1751                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1752                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1753                         p->comm, order, gfp_mask);
1754                 dump_stack();
1755                 show_mem();
1756         }
1757 got_pg:
1758         return page;
1759
1760 }
1761
1762 /*
1763  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1764  */
1765 struct page *
1766 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1767                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1768 {
1769         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1770         struct zone *preferred_zone;
1771         struct page *page;
1772         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1773
1774         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1775
1776         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1777
1778         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1779                 return NULL;
1780
1781         /*
1782          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1783          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1784          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1785          */
1786         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1787                 return NULL;
1788
1789         /* The preferred zone is used for statistics later */
1790         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1791         if (!preferred_zone)
1792                 return NULL;
1793
1794         /* First allocation attempt */
1795         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1796                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1797                         preferred_zone, migratetype);
1798         if (unlikely(!page))
1799                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1800                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1801                                 preferred_zone, migratetype);
1802
1803         return page;
1804 }
1805 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1806
1807 /*
1808  * Common helper functions.
1809  */
1810 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1811 {
1812         struct page * page;
1813         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1814         if (!page)
1815                 return 0;
1816         return (unsigned long) page_address(page);
1817 }
1818
1819 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1820
1821 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1822 {
1823         struct page * page;
1824
1825         /*
1826          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1827          * a highmem page
1828          */
1829         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1830
1831         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1832         if (page)
1833                 return (unsigned long) page_address(page);
1834         return 0;
1835 }
1836
1837 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1838
1839 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1840 {
1841         int i = pagevec_count(pvec);
1842
1843         while (--i >= 0)
1844                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1845 }
1846
1847 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1848 {
1849         if (put_page_testzero(page)) {
1850                 if (order == 0)
1851                         free_hot_page(page);
1852                 else
1853                         __free_pages_ok(page, order);
1854         }
1855 }
1856
1857 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1858
1859 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1860 {
1861         if (addr != 0) {
1862                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1863                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1864         }
1865 }
1866
1867 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1868
1869 /**
1870  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1871  * @size: the number of bytes to allocate
1872  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1873  *
1874  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1875  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1876  * allocate memory in power-of-two pages.
1877  *
1878  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1879  *
1880  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1881  */
1882 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1883 {
1884         unsigned int order = get_order(size);
1885         unsigned long addr;
1886
1887         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1888         if (addr) {
1889                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1890                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1891
1892                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1893                 while (used < alloc_end) {
1894                         free_page(used);
1895                         used += PAGE_SIZE;
1896                 }
1897         }
1898
1899         return (void *)addr;
1900 }
1901 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1902
1903 /**
1904  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1905  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1906  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1907  *
1908  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1909  */
1910 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1911 {
1912         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1913         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1914
1915         while (addr < end) {
1916                 free_page(addr);
1917                 addr += PAGE_SIZE;
1918         }
1919 }
1920 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1921
1922 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1923 {
1924         struct zoneref *z;
1925         struct zone *zone;
1926
1927         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1928         unsigned int sum = 0;
1929
1930         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1931
1932         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1933                 unsigned long size = zone->present_pages;
1934                 unsigned long high = zone->pages_high;
1935                 if (size > high)
1936                         sum += size - high;
1937         }
1938
1939         return sum;
1940 }
1941
1942 /*
1943  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1944  */
1945 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1946 {
1947         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1948 }
1949 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1950
1951 /*
1952  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1953  */
1954 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1955 {
1956         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1957 }
1958
1959 static inline void show_node(struct zone *zone)
1960 {
1961         if (NUMA_BUILD)
1962                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1963 }
1964
1965 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1966 {
1967         val->totalram = totalram_pages;
1968         val->sharedram = 0;
1969         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1970         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1971         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1972         val->freehigh = nr_free_highpages();
1973         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1974 }
1975
1976 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1977
1978 #ifdef CONFIG_NUMA
1979 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1980 {
1981         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1982
1983         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1984         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
1985 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1986         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1987         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
1988                         NR_FREE_PAGES);
1989 #else
1990         val->totalhigh = 0;
1991         val->freehigh = 0;
1992 #endif
1993         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1994 }
1995 #endif
1996
1997 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1998
1999 /*
2000  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2001  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2002  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2003  */
2004 void show_free_areas(void)
2005 {
2006         int cpu;
2007         struct zone *zone;
2008
2009         for_each_populated_zone(zone) {
2010                 show_node(zone);
2011                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2012
2013                 for_each_online_cpu(cpu) {
2014                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2015
2016                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2017
2018                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2019                                cpu, pageset->pcp.high,
2020                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2021                 }
2022         }
2023
2024         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2025                 " inactive_file:%lu"
2026 //TODO:  check/adjust line lengths
2027 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2028                 " unevictable:%lu"
2029 #endif
2030                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2031                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2032                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2033                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2034                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2035                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2036 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2037                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2038 #endif
2039                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2040                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2041                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2042                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2043                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2044                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2045                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2046                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2047                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2048
2049         for_each_populated_zone(zone) {
2050                 int i;
2051
2052                 show_node(zone);
2053                 printk("%s"
2054                         " free:%lukB"
2055                         " min:%lukB"
2056                         " low:%lukB"
2057                         " high:%lukB"
2058                         " active_anon:%lukB"
2059                         " inactive_anon:%lukB"
2060                         " active_file:%lukB"
2061                         " inactive_file:%lukB"
2062 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2063                         " unevictable:%lukB"
2064 #endif
2065                         " present:%lukB"
2066                         " pages_scanned:%lu"
2067                         " all_unreclaimable? %s"
2068                         "\n",
2069                         zone->name,
2070                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2071                         K(zone->pages_min),
2072                         K(zone->pages_low),
2073                         K(zone->pages_high),
2074                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2075                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2076                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2077                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2078 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
2079                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2080 #endif
2081                         K(zone->present_pages),
2082                         zone->pages_scanned,
2083                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2084                         );
2085                 printk("lowmem_reserve[]:");
2086                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2087                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2088                 printk("\n");
2089         }
2090
2091         for_each_populated_zone(zone) {
2092                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2093
2094                 show_node(zone);
2095                 printk("%s: ", zone->name);
2096
2097                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2098                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2099                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2100                         total += nr[order] << order;
2101                 }
2102                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2103                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2104                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2105                 printk("= %lukB\n", K(total));
2106         }
2107
2108         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2109
2110         show_swap_cache_info();
2111 }
2112
2113 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2114 {
2115         zoneref->zone = zone;
2116         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2117 }
2118
2119 /*
2120  * Builds allocation fallback zone lists.
2121  *
2122  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2123  */
2124 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2125                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2126 {
2127         struct zone *zone;
2128
2129         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2130         zone_type++;
2131
2132         do {
2133                 zone_type--;
2134                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2135                 if (populated_zone(zone)) {
2136                         zoneref_set_zone(zone,
2137                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2138                         check_highest_zone(zone_type);
2139                 }
2140
2141         } while (zone_type);
2142         return nr_zones;
2143 }
2144
2145
2146 /*
2147  *  zonelist_order:
2148  *  0 = automatic detection of better ordering.
2149  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2150  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2151  *
2152  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2153  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2154  */
2155 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2156 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2157 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2158
2159 /* zonelist order in the kernel.
2160  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2161  */
2162 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2163 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2164
2165
2166 #ifdef CONFIG_NUMA
2167 /* The value user specified ....changed by config */
2168 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2169 /* string for sysctl */
2170 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2171 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2172
2173 /*
2174  * interface for configure zonelist ordering.
2175  * command line option "numa_zonelist_order"
2176  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2177  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2178  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2179  */
2180
2181 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2182 {
2183         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2184                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2185         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2186                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2187         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2188                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2189         } else {
2190                 printk(KERN_WARNING
2191                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2192                         "%s\n", s);
2193                 return -EINVAL;
2194         }
2195         return 0;
2196 }
2197
2198 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2199 {
2200         if (s)
2201                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2202         return 0;
2203 }
2204 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2205
2206 /*
2207  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2208  */
2209 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2210                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2211                 loff_t *ppos)
2212 {
2213         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2214         int ret;
2215
2216         if (write)
2217                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2218                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2219         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2220         if (ret)
2221                 return ret;
2222         if (write) {
2223                 int oldval = user_zonelist_order;
2224                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2225                         /*
2226                          * bogus value.  restore saved string
2227                          */
2228                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2229                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2230                         user_zonelist_order = oldval;
2231                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2232                         build_all_zonelists();
2233         }
2234         return 0;
2235 }
2236
2237
2238 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
2239 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2240
2241 /**
2242  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2243  * @node: node whose fallback list we're appending
2244  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2245  *
2246  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2247  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2248  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2249  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2250  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2251  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2252  * on them otherwise.
2253  * It returns -1 if no node is found.
2254  */
2255 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2256 {
2257         int n, val;
2258         int min_val = INT_MAX;
2259         int best_node = -1;
2260         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2261
2262         /* Use the local node if we haven't already */
2263         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2264                 node_set(node, *used_node_mask);
2265                 return node;
2266         }
2267
2268         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2269
2270                 /* Don't want a node to appear more than once */
2271                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2272                         continue;
2273
2274                 /* Use the distance array to find the distance */
2275                 val = node_distance(node, n);
2276
2277                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2278                 val += (n < node);
2279
2280                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2281                 tmp = cpumask_of_node(n);
2282                 if (!cpumask_empty(tmp))
2283                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2284
2285                 /* Slight preference for less loaded node */
2286                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2287                 val += node_load[n];
2288
2289                 if (val < min_val) {
2290                         min_val = val;
2291                         best_node = n;
2292                 }
2293         }
2294
2295         if (best_node >= 0)
2296                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2297
2298         return best_node;
2299 }
2300
2301
2302 /*
2303  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2304  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2305  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2306  */
2307 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2308 {
2309         int j;
2310         struct zonelist *zonelist;
2311
2312         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2313         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2314                 ;
2315         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2316                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2317         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2318         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2319 }
2320
2321 /*
2322  * Build gfp_thisnode zonelists
2323  */
2324 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2325 {
2326         int j;
2327         struct zonelist *zonelist;
2328
2329         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2330         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2331         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2332         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2333 }
2334
2335 /*
2336  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2337  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2338  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2339  * may still exist in local DMA zone.
2340  */
2341 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2342
2343 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2344 {
2345         int pos, j, node;
2346         int zone_type;          /* needs to be signed */
2347         struct zone *z;
2348         struct zonelist *zonelist;
2349
2350         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2351         pos = 0;
2352         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2353                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2354                         node = node_order[j];
2355                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2356                         if (populated_zone(z)) {
2357                                 zoneref_set_zone(z,
2358                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2359                                 check_highest_zone(zone_type);
2360                         }
2361                 }
2362         }
2363         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2364         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2365 }
2366
2367 static int default_zonelist_order(void)
2368 {
2369         int nid, zone_type;
2370         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2371         struct zone *z;
2372         int average_size;
2373         /*
2374          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2375          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2376          * into OOM very easily.
2377          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2378          */
2379         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2380         low_kmem_size = 0;
2381         total_size = 0;
2382         for_each_online_node(nid) {
2383                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2384                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2385                         if (populated_zone(z)) {
2386                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2387                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2388                                 total_size += z->present_pages;
2389                         }
2390                 }
2391         }
2392         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2393             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2394                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2395         /*
2396          * look into each node's config.
2397          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2398          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2399          */
2400         average_size = total_size /
2401                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2402         for_each_online_node(nid) {
2403                 low_kmem_size = 0;
2404                 total_size = 0;
2405                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2406                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2407                         if (populated_zone(z)) {
2408                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2409                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2410                                 total_size += z->present_pages;
2411                         }
2412                 }
2413                 if (low_kmem_size &&
2414                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2415                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2416                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2417         }
2418         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2419 }
2420
2421 static void set_zonelist_order(void)
2422 {
2423         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2424                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2425         else
2426                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2427 }
2428
2429 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2430 {
2431         int j, node, load;
2432         enum zone_type i;
2433         nodemask_t used_mask;
2434         int local_node, prev_node;
2435         struct zonelist *zonelist;
2436         int order = current_zonelist_order;
2437
2438         /* initialize zonelists */
2439         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2440                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2441                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2442                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2443         }
2444
2445         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2446         local_node = pgdat->node_id;
2447         load = num_online_nodes();
2448         prev_node = local_node;
2449         nodes_clear(used_mask);
2450
2451         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2452         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2453         j = 0;
2454
2455         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2456                 int distance = node_distance(local_node, node);
2457
2458                 /*
2459                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2460                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2461                  */
2462                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2463                         zone_reclaim_mode = 1;
2464
2465                 /*
2466                  * We don't want to pressure a particular node.
2467                  * So adding penalty to the first node in same
2468                  * distance group to make it round-robin.
2469                  */
2470                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2471                         node_load[node] = load;
2472
2473                 prev_node = node;
2474                 load--;
2475                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2476                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2477                 else
2478                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2479         }
2480
2481         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2482                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2483                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2484         }
2485
2486         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2487 }
2488
2489 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2490 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2491 {
2492         struct zonelist *zonelist;
2493         struct zonelist_cache *zlc;
2494         struct zoneref *z;
2495
2496         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2497         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2498         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2499         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2500                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2501 }
2502
2503
2504 #else   /* CONFIG_NUMA */
2505
2506 static void set_zonelist_order(void)
2507 {
2508         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2509 }
2510
2511 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2512 {
2513         int node, local_node;
2514         enum zone_type j;
2515         struct zonelist *zonelist;
2516
2517         local_node = pgdat->node_id;
2518
2519         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2520         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2521
2522         /*
2523          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2524          * of all the other nodes.
2525          * We don't want to pressure a particular node, so when
2526          * building the zones for node N, we make sure that the
2527          * zones coming right after the local ones are those from
2528          * node N+1 (modulo N)
2529          */
2530         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2531                 if (!node_online(node))
2532                         continue;
2533                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2534                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2535         }
2536         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2537                 if (!node_online(node))
2538                         continue;
2539                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2540                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2541         }
2542
2543         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2544         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2545 }
2546
2547 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2548 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2549 {
2550         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2551 }
2552
2553 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2554
2555 /* return values int ....just for stop_machine() */
2556 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2557 {
2558         int nid;
2559
2560         for_each_online_node(nid) {
2561                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2562
2563                 build_zonelists(pgdat);
2564                 build_zonelist_cache(pgdat);
2565         }
2566         return 0;
2567 }
2568
2569 void build_all_zonelists(void)
2570 {
2571         set_zonelist_order();
2572
2573         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2574                 __build_all_zonelists(NULL);
2575                 mminit_verify_zonelist();
2576                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2577         } else {
2578                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2579                    of zonelist */
2580                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2581                 /* cpuset refresh routine should be here */
2582         }
2583         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2584         /*
2585          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2586          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2587          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2588          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2589          * disabled and enable it later
2590          */
2591         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2592                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2593         else
2594                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2595
2596         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2597                 "Total pages: %ld\n",
2598                         num_online_nodes(),
2599                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2600                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2601                         vm_total_pages);
2602 #ifdef CONFIG_NUMA
2603         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2604 #endif
2605 }
2606
2607 /*
2608  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2609  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2610  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2611  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2612  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2613  * conservative, even though it seems large.
2614  *
2615  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2616  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2617  */
2618 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2619
2620 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2621 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2622 {
2623         unsigned long size = 1;
2624
2625         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2626
2627         while (size < pages)
2628                 size <<= 1;
2629
2630         /*
2631          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2632          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2633          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2634          */
2635         size = min(size, 4096UL);
2636
2637         return max(size, 4UL);
2638 }
2639 #else
2640 /*
2641  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2642  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2643  *
2644  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2645  *
2646  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2647  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2648  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2649  *
2650  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2651  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2652  *
2653  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2654  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2655  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2656  */
2657 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2658 {
2659         return 4096UL;
2660 }
2661 #endif
2662
2663 /*
2664  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2665  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2666  * hash function before the remainder is taken.
2667  */
2668 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2669 {
2670         return ffz(~size);
2671 }
2672
2673 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2674
2675 /*
2676  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2677  * of blocks reserved is based on zone->pages_min. The memory within the
2678  * reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2679  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2680  * blocks as reclaim kicks in
2681  */
2682 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2683 {
2684         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2685         struct page *page;
2686         unsigned long reserve, block_migratetype;
2687
2688         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2689         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2690         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2691         reserve = roundup(zone->pages_min, pageblock_nr_pages) >>
2692                                                         pageblock_order;
2693
2694         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2695                 if (!pfn_valid(pfn))
2696                         continue;
2697                 page = pfn_to_page(pfn);
2698
2699                 /* Watch out for overlapping nodes */
2700                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2701                         continue;
2702
2703                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2704                 if (PageReserved(page))
2705                         continue;
2706
2707                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2708
2709                 /* If this block is reserved, account for it */
2710                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2711                         reserve--;
2712                         continue;
2713                 }
2714
2715                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2716                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2717                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2718                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2719                         reserve--;
2720                         continue;
2721                 }
2722
2723                 /*
2724                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2725                  * take it back
2726                  */
2727                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2728                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2729                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2730                 }
2731         }
2732 }
2733
2734 /*
2735  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2736  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2737  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2738  */
2739 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2740                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2741 {
2742         struct page *page;
2743         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2744         unsigned long pfn;
2745         struct zone *z;
2746
2747         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2748                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2749
2750         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2751         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2752                 /*
2753                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2754                  * handed to this function.  They do not
2755                  * exist on hotplugged memory.
2756                  */
2757                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2758                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2759                                 continue;
2760                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2761                                 continue;
2762                 }
2763                 page = pfn_to_page(pfn);
2764                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2765                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2766                 init_page_count(page);
2767                 reset_page_mapcount(page);
2768                 SetPageReserved(page);
2769                 /*
2770                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2771                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2772                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2773                  * the address space during boot when many long-lived
2774                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2775                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2776                  * setup_zone_migrate_reserve()
2777                  *
2778                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2779                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2780                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2781                  * pfn out of zone.
2782                  */
2783                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2784                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2785                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2786                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2787
2788                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2789 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2790                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2791                 if (!is_highmem_idx(zone))
2792                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2793 #endif
2794         }
2795 }
2796
2797 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2798 {
2799         int order, t;
2800         for_each_migratetype_order(order, t) {
2801                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2802                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2803         }
2804 }
2805
2806 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2807 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2808         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2809 #endif
2810
2811 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2812 {
2813 #ifdef CONFIG_MMU
2814         int batch;
2815
2816         /*
2817          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2818          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2819          *
2820          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2821          */
2822         batch = zone->present_pages / 1024;
2823         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2824                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2825         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2826         if (batch < 1)
2827                 batch = 1;
2828
2829         /*
2830          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2831          * of 2 value was found to be more likely to have
2832          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2833          *
2834          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2835          * batches of pages, one task can end up with a lot
2836          * of pages of one half of the possible page colors
2837          * and the other with pages of the other colors.
2838          */
2839         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2840
2841         return batch;
2842
2843 #else
2844         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2845          * conditions.
2846          *
2847          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2848          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2849          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2850          *
2851          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2852          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2853          * can be a significant delay between the individual batches being
2854          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2855          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2856          */
2857         return 0;
2858 #endif
2859 }
2860
2861 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2862 {
2863         struct per_cpu_pages *pcp;
2864
2865         memset(p, 0, sizeof(*p));
2866
2867         pcp = &p->pcp;
2868         pcp->count = 0;
2869         pcp->high = 6 * batch;
2870         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2871         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2872 }
2873
2874 /*
2875  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2876  * to the value high for the pageset p.
2877  */
2878
2879 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2880                                 unsigned long high)
2881 {
2882         struct per_cpu_pages *pcp;
2883
2884         pcp = &p->pcp;
2885         pcp->high = high;
2886         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2887         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2888                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2889 }
2890
2891
2892 #ifdef CONFIG_NUMA
2893 /*
2894  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2895  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2896  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2897  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2898  * with interrupts disabled.
2899  *
2900  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2901  *
2902  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2903  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2904  * hotplugged processors.
2905  *
2906  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2907  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2908  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2909  */
2910 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2911
2912 /*
2913  * Dynamically allocate memory for the
2914  * per cpu pageset array in struct zone.
2915  */
2916 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2917 {
2918         struct zone *zone, *dzone;
2919         int node = cpu_to_node(cpu);
2920
2921         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2922
2923         for_each_populated_zone(zone) {
2924                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2925                                          GFP_KERNEL, node);
2926                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2927                         goto bad;
2928
2929                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2930
2931                 if (percpu_pagelist_fraction)
2932                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2933                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2934         }
2935
2936         return 0;
2937 bad:
2938         for_each_zone(dzone) {
2939                 if (!populated_zone(dzone))
2940                         continue;
2941                 if (dzone == zone)
2942                         break;
2943                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2944                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2945         }
2946         return -ENOMEM;
2947 }
2948
2949 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2950 {
2951         struct zone *zone;
2952
2953         for_each_zone(zone) {
2954                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2955
2956                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2957                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2958                         kfree(pset);
2959                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2960         }
2961 }
2962
2963 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2964                 unsigned long action,
2965                 void *hcpu)
2966 {
2967         int cpu = (long)hcpu;
2968         int ret = NOTIFY_OK;
2969
2970         switch (action) {
2971         case CPU_UP_PREPARE:
2972         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2973                 if (process_zones(cpu))
2974                         ret = NOTIFY_BAD;
2975                 break;
2976         case CPU_UP_CANCELED:
2977         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2978         case CPU_DEAD:
2979         case CPU_DEAD_FROZEN:
2980                 free_zone_pagesets(cpu);
2981                 break;
2982         default:
2983                 break;
2984         }
2985         return ret;
2986 }
2987
2988 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
2989         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
2990
2991 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
2992 {
2993         int err;
2994
2995         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
2996          * A cpuup callback will do this for every cpu
2997          * as it comes online
2998          */
2999         err = process_zones(smp_processor_id());
3000         BUG_ON(err);
3001         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3002 }
3003
3004 #endif
3005
3006 static noinline __init_refok
3007 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3008 {
3009         int i;
3010         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3011         size_t alloc_size;
3012
3013         /*
3014          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3015          * per zone.
3016          */
3017         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3018                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3019         zone->wait_table_bits =
3020                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3021         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3022                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3023
3024         if (!slab_is_available()) {
3025                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3026                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3027         } else {
3028                 /*
3029                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3030                  * via memory hot-add.
3031                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3032                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3033                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3034                  * node itself as well.
3035                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3036                  * necessary.
3037                  */
3038                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3039         }
3040         if (!zone->wait_table)
3041                 return -ENOMEM;
3042
3043         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3044                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3045
3046         return 0;
3047 }
3048
3049 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3050 {
3051         int cpu;
3052         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3053
3054         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3055 #ifdef CONFIG_NUMA
3056                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3057                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3058                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3059 #else
3060                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3061 #endif
3062         }
3063         if (zone->present_pages)
3064                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3065                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3066 }
3067
3068 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3069                                         unsigned long zone_start_pfn,
3070                                         unsigned long size,
3071                                         enum memmap_context context)
3072 {
3073         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3074         int ret;
3075         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3076         if (ret)
3077                 return ret;
3078         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3079
3080         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3081
3082         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3083                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3084                         pgdat->node_id,
3085                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3086                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3087
3088         zone_init_free_lists(zone);
3089
3090         return 0;
3091 }
3092
3093 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3094 /*
3095  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3096  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3097  */
3098 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3099 {
3100         int i;
3101
3102         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3103                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3104                         return i;
3105
3106         return -1;
3107 }
3108
3109 /*
3110  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3111  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3112  */
3113 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3114 {
3115         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3116                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3117                         return index;
3118
3119         return -1;
3120 }
3121
3122 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3123 /*
3124  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3125  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3126  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3127  * alternative
3128  */
3129 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3130 {
3131         int i;
3132
3133         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3134                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3135                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3136
3137                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3138                         return early_node_map[i].nid;
3139         }
3140         /* This is a memory hole */
3141         return -1;
3142 }
3143 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3144
3145 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3146 {
3147         int nid;
3148
3149         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3150         if (nid >= 0)
3151                 return nid;
3152         /* just returns 0 */
3153         return 0;
3154 }
3155
3156 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3157 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3158 {
3159         int nid;
3160
3161         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3162         if (nid >= 0 && nid != node)
3163                 return false;
3164         return true;
3165 }
3166 #endif
3167
3168 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3169 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3170         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3171                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3172
3173 /**
3174  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3175  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3176  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3177  *
3178  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3179  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3180  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3181  */
3182 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3183                                                 unsigned long max_low_pfn)
3184 {
3185         int i;
3186
3187         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3188                 unsigned long size_pages = 0;
3189                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3190
3191                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3192                         continue;
3193
3194                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3195                         end_pfn = max_low_pfn;
3196
3197                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3198                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3199                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3200                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3201         }
3202 }
3203
3204 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3205 {
3206         int i;
3207         int ret;
3208
3209         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3210                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3211                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3212                 if (ret)
3213                         break;
3214         }
3215 }
3216 /**
3217  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3218  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3219  *
3220  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3221  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3222  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3223  */
3224 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3225 {
3226         int i;
3227
3228         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3229                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3230                                 early_node_map[i].start_pfn,
3231                                 early_node_map[i].end_pfn);
3232 }
3233
3234 /**
3235  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3236  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3237  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3238  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3239  *
3240  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3241  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3242  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3243  * PFNs will be 0.
3244  */
3245 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3246                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3247 {
3248         int i;
3249         *start_pfn = -1UL;
3250         *end_pfn = 0;
3251
3252         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3253                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3254                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3255         }
3256
3257         if (*start_pfn == -1UL)
3258                 *start_pfn = 0;
3259 }
3260
3261 /*
3262  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3263  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3264  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3265  */
3266 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3267 {
3268         int zone_index;
3269         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3270                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3271                         continue;
3272
3273                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3274                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3275                         break;
3276         }
3277
3278         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3279         movable_zone = zone_index;
3280 }
3281
3282 /*
3283  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3284  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3285  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3286  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3287  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3288  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3289  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3290  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3291  */
3292 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3293                                         unsigned long zone_type,
3294                                         unsigned long node_start_pfn,
3295                                         unsigned long node_end_pfn,
3296                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3297                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3298 {
3299         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3300         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3301                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3302                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3303                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3304                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3305                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3306
3307                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3308                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3309                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3310                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3311
3312                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3313                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3314                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3315         }
3316 }
3317
3318 /*
3319  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3320  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3321  */
3322 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3323                                         unsigned long zone_type,
3324                                         unsigned long *ignored)
3325 {
3326         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3327         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3328
3329         /* Get the start and end of the node and zone */
3330         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3331         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3332         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3333         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3334                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3335                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3336
3337         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3338         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3339                 return 0;
3340
3341         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3342         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3343         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3344
3345         /* Return the spanned pages */
3346         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3347 }
3348
3349 /*
3350  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3351  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3352  */
3353 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3354                                 unsigned long range_start_pfn,
3355                                 unsigned long range_end_pfn)
3356 {
3357         int i = 0;
3358         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3359         unsigned long start_pfn;
3360
3361         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3362         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3363         if (i == -1)
3364                 return 0;
3365
3366         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3367
3368         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3369         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3370                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3371
3372         /* Find all holes for the zone within the node */
3373         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3374
3375                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3376                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3377                         break;
3378
3379                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3380                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3381                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3382
3383                 /* Update the hole size cound and move on */
3384                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3385                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3386                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3387                 }
3388                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3389         }
3390
3391         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3392         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3393                 hole_pages += range_end_pfn -
3394                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3395
3396         return hole_pages;
3397 }
3398
3399 /**
3400  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3401  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3402  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3403  *
3404  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3405  */
3406 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3407                                                         unsigned long end_pfn)
3408 {
3409         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3410 }
3411
3412 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3413 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3414                                         unsigned long zone_type,
3415                                         unsigned long *ignored)
3416 {
3417         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3418         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3419
3420         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3421         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3422                                                         node_start_pfn);
3423         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3424                                                         node_end_pfn);
3425
3426         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3427                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3428                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3429         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3430 }
3431
3432 #else
3433 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3434                                         unsigned long zone_type,
3435                                         unsigned long *zones_size)
3436 {
3437         return zones_size[zone_type];
3438 }
3439
3440 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3441                                                 unsigned long zone_type,
3442                                                 unsigned long *zholes_size)
3443 {
3444         if (!zholes_size)
3445                 return 0;
3446
3447         return zholes_size[zone_type];
3448 }
3449
3450 #endif
3451
3452 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3453                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3454 {
3455         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3456         enum zone_type i;
3457
3458         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3459                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3460                                                                 zones_size);
3461         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3462
3463         realtotalpages = totalpages;
3464         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3465                 realtotalpages -=
3466                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3467                                                                 zholes_size);
3468         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3469         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3470                                                         realtotalpages);
3471 }
3472
3473 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3474 /*
3475  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3476  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3477  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3478  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3479  * bytes.
3480  */
3481 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3482 {
3483         unsigned long usemapsize;
3484
3485         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3486         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3487         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3488         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3489
3490         return usemapsize / 8;
3491 }
3492
3493 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3494                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3495 {
3496         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3497         zone->pageblock_flags = NULL;
3498         if (usemapsize)
3499                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3500 }
3501 #else
3502 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3503                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3504 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3505
3506 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3507
3508 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3509 static inline int pageblock_default_order(void)
3510 {
3511         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3512                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3513
3514         return MAX_ORDER-1;
3515 }
3516
3517 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3518 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3519 {
3520         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3521         if (pageblock_order)
3522                 return;
3523
3524         /*
3525          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3526          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3527          */
3528         pageblock_order = order;
3529 }
3530 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3531
3532 /*
3533  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3534  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3535  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3536  * pageblock_order based on the kernel config
3537  */
3538 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3539 {
3540         return MAX_ORDER-1;
3541 }
3542 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3543
3544 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3545
3546 /*
3547  * Set up the zone data structures:
3548  *   - mark all pages reserved
3549  *   - mark all memory queues empty
3550  *   - clear the memory bitmaps
3551  */
3552 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3553                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3554 {
3555         enum zone_type j;
3556         int nid = pgdat->node_id;
3557         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3558         int ret;
3559
3560         pgdat_resize_init(pgdat);
3561         pgdat->nr_zones = 0;
3562         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3563         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3564         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3565         
3566         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3567                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3568                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3569                 enum lru_list l;
3570
3571                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3572                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3573                                                                 zholes_size);
3574
3575                 /*
3576                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3577                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3578                  * and per-cpu initialisations
3579                  */
3580                 memmap_pages =
3581                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3582                 if (realsize >= memmap_pages) {
3583                         realsize -= memmap_pages;
3584                         if (memmap_pages)
3585                                 printk(KERN_DEBUG
3586                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3587                                        zone_names[j], memmap_pages);
3588                 } else
3589                         printk(KERN_WARNING
3590                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3591                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3592
3593                 /* Account for reserved pages */
3594                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3595                         realsize -= dma_reserve;
3596                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3597                                         zone_names[0], dma_reserve);
3598                 }
3599
3600                 if (!is_highmem_idx(j))
3601                         nr_kernel_pages += realsize;
3602                 nr_all_pages += realsize;
3603
3604                 zone->spanned_pages = size;
3605                 zone->present_pages = realsize;
3606 #ifdef CONFIG_NUMA
3607                 zone->node = nid;
3608                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3609                                                 / 100;
3610                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3611 #endif
3612                 zone->name = zone_names[j];
3613                 spin_lock_init(&zone->lock);
3614                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3615                 zone_seqlock_init(zone);
3616                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3617
3618                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3619
3620                 zone_pcp_init(zone);
3621                 for_each_lru(l) {
3622                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3623                         zone->lru[l].nr_scan = 0;
3624                 }
3625                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3626                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3627                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3628                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3629                 zap_zone_vm_stats(zone);
3630                 zone->flags = 0;
3631                 if (!size)
3632                         continue;
3633
3634                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3635                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3636                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3637                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3638                 BUG_ON(ret);
3639                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3640                 zone_start_pfn += size;
3641         }
3642 }
3643
3644 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3645 {
3646         /* Skip empty nodes */
3647         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3648                 return;
3649
3650 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3651         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3652         if (!pgdat->node_mem_map) {
3653                 unsigned long size, start, end;
3654                 struct page *map;
3655
3656                 /*
3657                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3658                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3659                  * for the buddy allocator to function correctly.
3660                  */
3661                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3662                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3663                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3664                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3665                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3666                 if (!map)
3667                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3668                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3669         }
3670 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3671         /*
3672          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3673          */
3674         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3675                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3676 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3677                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3678                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3679 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3680         }
3681 #endif
3682 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3683 }
3684
3685 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3686                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3687 {
3688         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3689
3690         pgdat->node_id = nid;
3691         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3692         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3693
3694         alloc_node_mem_map(pgdat);
3695 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3696         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3697                 nid, (unsigned long)pgdat,
3698                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3699 #endif
3700
3701         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3702 }
3703
3704 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3705
3706 #if MAX_NUMNODES > 1
3707 /*
3708  * Figure out the number of possible node ids.
3709  */
3710 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3711 {
3712         unsigned int node;
3713         unsigned int highest = 0;
3714
3715         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3716                 highest = node;
3717         nr_node_ids = highest + 1;
3718 }
3719 #else
3720 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3721 {
3722 }
3723 #endif
3724
3725 /**
3726  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3727  * @nid: The node ID the range resides on
3728  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3729  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3730  *
3731  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3732  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3733  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3734  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3735  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3736  */
3737 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3738                                                 unsigned long end_pfn)
3739 {
3740         int i;
3741
3742         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3743                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3744                         "%d entries of %d used\n",
3745                         nid, start_pfn, end_pfn,
3746                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3747
3748         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3749
3750         /* Merge with existing active regions if possible */
3751         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3752                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3753                         continue;
3754
3755                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3756                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3757                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3758                         return;
3759
3760                 /* Merge forward if suitable */
3761                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3762                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3763                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3764                         return;
3765                 }
3766
3767                 /* Merge backward if suitable */
3768                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3769                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3770                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3771                         return;
3772                 }
3773         }
3774
3775         /* Check that early_node_map is large enough */
3776         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3777                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3778                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3779                 return;
3780         }
3781
3782         early_node_map[i].nid = nid;
3783         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3784         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3785         nr_nodemap_entries = i + 1;
3786 }
3787
3788 /**
3789  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3790  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3791  * @start_pfn: The new PFN of the range
3792  * @end_pfn: The new PFN of the range
3793  *
3794  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3795  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3796  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3797  * range.
3798  */
3799 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3800                                 unsigned long end_pfn)
3801 {
3802         int i, j;
3803         int removed = 0;
3804
3805         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3806                           nid, start_pfn, end_pfn);
3807
3808         /* Find the old active region end and shrink */
3809         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3810                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3811                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3812                         /* clear it */
3813                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3814                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3815                         removed = 1;
3816                         continue;
3817                 }
3818                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3819                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3820                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3821                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3822                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3823                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3824                         continue;
3825                 }
3826                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3827                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3828                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3829                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3830                         continue;
3831                 }
3832         }
3833
3834         if (!removed)
3835                 return;
3836
3837         /* remove the blank ones */
3838         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
3839                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3840                         continue;
3841                 if (early_node_map[i].end_pfn)
3842                         continue;
3843                 /* we found it, get rid of it */
3844                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
3845                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
3846                                 sizeof(early_node_map[j]));
3847                 j = nr_nodemap_entries - 1;
3848                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
3849                 nr_nodemap_entries--;
3850         }
3851 }
3852
3853 /**
3854  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3855  *
3856  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3857  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3858  * all currently registered regions.
3859  */
3860 void __init remove_all_active_ranges(void)
3861 {
3862         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3863         nr_nodemap_entries = 0;
3864 }
3865
3866 /* Compare two active node_active_regions */
3867 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3868 {
3869         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3870         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3871
3872         /* Done this way to avoid overflows */
3873         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3874                 return 1;
3875         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3876                 return -1;
3877
3878         return 0;
3879 }
3880
3881 /* sort the node_map by start_pfn */
3882 static void __init sort_node_map(void)
3883 {
3884         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3885                         sizeof(struct node_active_region),
3886                         cmp_node_active_region, NULL);
3887 }
3888
3889 /* Find the lowest pfn for a node */
3890 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
3891 {
3892         int i;
3893         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3894
3895         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3896         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3897                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3898
3899         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3900                 printk(KERN_WARNING
3901                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
3902                 return 0;
3903         }
3904
3905         return min_pfn;
3906 }
3907
3908 /**
3909  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3910  *
3911  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3912  * add_active_range().
3913  */
3914 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3915 {
3916         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3917 }
3918
3919 /*
3920  * early_calculate_totalpages()
3921  * Sum pages in active regions for movable zone.
3922  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
3923  */
3924 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3925 {
3926         int i;
3927         unsigned long totalpages = 0;
3928
3929         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3930                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
3931                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3932                 totalpages += pages;
3933                 if (pages)
3934                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
3935         }
3936         return totalpages;
3937 }
3938
3939 /*
3940  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3941  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3942  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3943  * others
3944  */
3945 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3946 {
3947         int i, nid;
3948         unsigned long usable_startpfn;
3949         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3950         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3951         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
3952
3953         /*
3954          * If movablecore was specified, calculate what size of
3955          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
3956          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
3957          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
3958          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
3959          * what movablecore would have allowed.
3960          */
3961         if (required_movablecore) {
3962                 unsigned long corepages;
3963
3964                 /*
3965                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
3966                  * was requested by the user
3967                  */
3968                 required_movablecore =
3969                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3970                 corepages = totalpages - required_movablecore;
3971
3972                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
3973         }
3974
3975         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
3976         if (!required_kernelcore)
3977                 return;
3978
3979         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
3980         find_usable_zone_for_movable();
3981         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
3982
3983 restart:
3984         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
3985         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3986         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
3987                 /*
3988                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
3989                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
3990                  * amount of memory for the kernel
3991                  */
3992                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
3993                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3994
3995                 /*
3996                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
3997                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
3998                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
3999                  */
4000                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4001
4002                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4003                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4004                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4005                         unsigned long size_pages;
4006
4007                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4008                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4009                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4010                         if (start_pfn >= end_pfn)
4011                                 continue;
4012
4013                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4014                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4015                                 unsigned long kernel_pages;
4016                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4017                                                                 - start_pfn;
4018
4019                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4020                                                         kernelcore_remaining);
4021                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4022                                                         required_kernelcore);
4023
4024                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4025                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4026
4027                                         /*
4028                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4029                                          * that if we have to rebalance
4030                                          * kernelcore across nodes, we will
4031                                          * not double account here
4032                                          */
4033                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4034                                         continue;
4035                                 }
4036                                 start_pfn = usable_startpfn;
4037                         }
4038
4039                         /*
4040                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4041                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4042                          * number of pages used as kernelcore
4043                          */
4044                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4045                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4046                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4047                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4048
4049                         /*
4050                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4051                          * break if the kernelcore for this node has been
4052                          * satisified
4053                          */
4054                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4055                                                                 size_pages);
4056                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4057                         if (!kernelcore_remaining)
4058                                 break;
4059                 }
4060         }
4061
4062         /*
4063          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4064          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4065          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4066          * satisified
4067          */
4068         usable_nodes--;
4069         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4070                 goto restart;
4071
4072         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4073         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4074                 zone_movable_pfn[nid] =
4075                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4076 }
4077
4078 /* Any regular memory on that node ? */
4079 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4080 {
4081 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4082         enum zone_type zone_type;
4083
4084         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4085                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4086                 if (zone->present_pages)
4087                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4088         }
4089 #endif
4090 }
4091
4092 /**
4093  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4094  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4095  *
4096  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4097  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4098  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4099  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4100  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4101  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4102  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4103  * at arch_max_dma_pfn.
4104  */
4105 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4106 {
4107         unsigned long nid;
4108         int i;
4109
4110         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4111         sort_node_map();
4112
4113         /* Record where the zone boundaries are */
4114         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4115                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4116         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4117                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4118         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4119         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4120         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4121                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4122                         continue;
4123                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4124                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4125                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4126                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4127         }
4128         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4129         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4130
4131         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4132         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4133         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4134
4135         /* Print out the zone ranges */
4136         printk("Zone PFN ranges:\n");
4137         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4138                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4139                         continue;
4140                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4141                                 zone_names[i],
4142                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4143                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4144         }
4145
4146         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4147         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4148         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4149                 if (zone_movable_pfn[i])
4150                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4151         }
4152
4153         /* Print out the early_node_map[] */
4154         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4155         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4156                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4157                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4158                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4159
4160         /* Initialise every node */
4161         mminit_verify_pageflags_layout();
4162         setup_nr_node_ids();
4163         for_each_online_node(nid) {
4164                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4165                 free_area_init_node(nid, NULL,
4166                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4167
4168                 /* Any memory on that node */
4169                 if (pgdat->node_present_pages)
4170                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4171                 check_for_regular_memory(pgdat);
4172         }
4173 }
4174
4175 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4176 {
4177         unsigned long long coremem;
4178         if (!p)
4179                 return -EINVAL;
4180
4181         coremem = memparse(p, &p);
4182         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4183
4184         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4185         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4186
4187         return 0;
4188 }
4189
4190 /*
4191  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4192  * cannot be reclaimed or migrated.
4193  */
4194 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4195 {
4196         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4197 }
4198
4199 /*
4200  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4201  * can be reclaimed or migrated.
4202  */
4203 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4204 {
4205         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4206 }
4207
4208 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4209 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4210
4211 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4212
4213 /**
4214  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4215  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4216  *
4217  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4218  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4219  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4220  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4221  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4222  * smaller per-cpu batchsize.
4223  */
4224 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4225 {
4226         dma_reserve = new_dma_reserve;
4227 }
4228
4229 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4230 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4231 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4232 #endif
4233
4234 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4235 {
4236         free_area_init_node(0, zones_size,
4237                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4238 }
4239
4240 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4241                                  unsigned long action, void *hcpu)
4242 {
4243         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4244
4245         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4246                 drain_pages(cpu);
4247
4248                 /*
4249                  * Spill the event counters of the dead processor
4250                  * into the current processors event counters.
4251                  * This artificially elevates the count of the current
4252                  * processor.
4253                  */
4254                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4255
4256                 /*
4257                  * Zero the differential counters of the dead processor
4258                  * so that the vm statistics are consistent.
4259                  *
4260                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4261                  * race with what we are doing.
4262                  */
4263                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4264         }
4265         return NOTIFY_OK;
4266 }
4267
4268 void __init page_alloc_init(void)
4269 {
4270         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4271 }
4272
4273 /*
4274  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4275  *      or min_free_kbytes changes.
4276  */
4277 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4278 {
4279         struct pglist_data *pgdat;
4280         unsigned long reserve_pages = 0;
4281         enum zone_type i, j;
4282
4283         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4284                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4285                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4286                         unsigned long max = 0;
4287
4288                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4289                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4290                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4291                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4292                         }
4293
4294                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
4295                         max += zone->pages_high;
4296
4297                         if (max > zone->present_pages)
4298                                 max = zone->present_pages;
4299                         reserve_pages += max;
4300                 }
4301         }
4302         totalreserve_pages = reserve_pages;
4303 }
4304
4305 /*
4306  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4307  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4308  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4309  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4310  */
4311 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4312 {
4313         struct pglist_data *pgdat;
4314         enum zone_type j, idx;
4315
4316         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4317                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4318                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4319                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4320
4321                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4322
4323                         idx = j;
4324                         while (idx) {
4325                                 struct zone *lower_zone;
4326
4327                                 idx--;
4328
4329                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4330                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4331
4332                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4333                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4334                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4335                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4336                         }
4337                 }
4338         }
4339
4340         /* update totalreserve_pages */
4341         calculate_totalreserve_pages();
4342 }
4343
4344 /**
4345  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.
4346  *
4347  * Ensures that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
4348  * with respect to min_free_kbytes.
4349  */
4350 void setup_per_zone_pages_min(void)
4351 {
4352         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4353         unsigned long lowmem_pages = 0;
4354         struct zone *zone;
4355         unsigned long flags;
4356
4357         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4358         for_each_zone(zone) {
4359                 if (!is_highmem(zone))
4360                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4361         }
4362
4363         for_each_zone(zone) {
4364                 u64 tmp;
4365
4366                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4367                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4368                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4369                 if (is_highmem(zone)) {
4370                         /*
4371                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4372                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4373                          * value here.
4374                          *
4375                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
4376                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4377                          * not be capped for highmem.
4378                          */
4379                         int min_pages;
4380
4381                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4382                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4383                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4384                         if (min_pages > 128)
4385                                 min_pages = 128;
4386                         zone->pages_min = min_pages;
4387                 } else {
4388                         /*
4389                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4390                          * proportionate to the zone's size.
4391                          */
4392                         zone->pages_min = tmp;
4393                 }
4394
4395                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
4396                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
4397                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4398                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4399         }
4400
4401         /* update totalreserve_pages */
4402         calculate_totalreserve_pages();
4403 }
4404
4405 /**
4406  * setup_per_zone_inactive_ratio - called when min_free_kbytes changes.
4407  *
4408  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4409  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4410  * to be referenced again before it is swapped out.
4411  *
4412  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4413  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4414  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4415  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4416  *
4417  * total     target    max
4418  * memory    ratio     inactive anon
4419  * -------------------------------------
4420  *   10MB       1         5MB
4421  *  100MB       1        50MB
4422  *    1GB       3       250MB
4423  *   10GB      10       0.9GB
4424  *  100GB      31         3GB
4425  *    1TB     101        10GB
4426  *   10TB     320        32GB
4427  */
4428 static void setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4429 {
4430         struct zone *zone;
4431
4432         for_each_zone(zone) {
4433                 unsigned int gb, ratio;
4434
4435                 /* Zone size in gigabytes */
4436                 gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4437                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4438                 if (!ratio)
4439                         ratio = 1;
4440
4441                 zone->inactive_ratio = ratio;
4442         }
4443 }
4444
4445 /*
4446  * Initialise min_free_kbytes.
4447  *
4448  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4449  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4450  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4451  *
4452  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4453  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4454  *
4455  * which yields
4456  *
4457  * 16MB:        512k
4458  * 32MB:        724k
4459  * 64MB:        1024k
4460  * 128MB:       1448k
4461  * 256MB:       2048k
4462  * 512MB:       2896k
4463  * 1024MB:      4096k
4464  * 2048MB:      5792k
4465  * 4096MB:      8192k
4466  * 8192MB:      11584k
4467  * 16384MB:     16384k
4468  */
4469 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
4470 {
4471         unsigned long lowmem_kbytes;
4472
4473         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4474
4475         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4476         if (min_free_kbytes < 128)
4477                 min_free_kbytes = 128;
4478         if (min_free_kbytes > 65536)
4479                 min_free_kbytes = 65536;
4480         setup_per_zone_pages_min();
4481         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4482         setup_per_zone_inactive_ratio();
4483         return 0;
4484 }
4485 module_init(init_per_zone_pages_min)
4486
4487 /*
4488  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4489  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4490  *      changes.
4491  */
4492 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4493         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4494 {
4495         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4496         if (write)
4497                 setup_per_zone_pages_min();
4498         return 0;
4499 }
4500
4501 #ifdef CONFIG_NUMA
4502 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4503         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4504 {
4505         struct zone *zone;
4506         int rc;
4507
4508         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4509         if (rc)
4510                 return rc;
4511
4512         for_each_zone(zone)
4513                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4514                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4515         return 0;
4516 }
4517
4518 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4519         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4520 {
4521         struct zone *zone;
4522         int rc;
4523
4524         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4525         if (rc)
4526                 return rc;
4527
4528         for_each_zone(zone)
4529                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4530                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4531         return 0;
4532 }
4533 #endif
4534
4535 /*
4536  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4537  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4538  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4539  *
4540  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4541  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4542  * if in function of the boot time zone sizes.
4543  */
4544 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4545         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4546 {
4547         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4548         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4549         return 0;
4550 }
4551
4552 /*
4553  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4554  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4555  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4556  */
4557
4558 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4559         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4560 {
4561         struct zone *zone;
4562         unsigned int cpu;
4563         int ret;
4564
4565         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4566         if (!write || (ret == -EINVAL))
4567                 return ret;
4568         for_each_zone(zone) {
4569                 for_each_online_cpu(cpu) {
4570                         unsigned long  high;
4571                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4572                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4573                 }
4574         }
4575         return 0;
4576 }
4577
4578 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4579
4580 #ifdef CONFIG_NUMA
4581 static int __init set_hashdist(char *str)
4582 {
4583         if (!str)
4584                 return 0;
4585         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4586         return 1;
4587 }
4588 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4589 #endif
4590
4591 /*
4592  * allocate a large system hash table from bootmem
4593  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4594  *   quantity of entries
4595  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4596  */
4597 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4598                                      unsigned long bucketsize,
4599                                      unsigned long numentries,
4600                                      int scale,
4601                                      int flags,
4602                                      unsigned int *_hash_shift,
4603                                      unsigned int *_hash_mask,
4604                                      unsigned long limit)
4605 {
4606         unsigned long long max = limit;
4607         unsigned long log2qty, size;
4608         void *table = NULL;
4609
4610         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4611         if (!numentries) {
4612                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4613                 numentries = nr_kernel_pages;
4614                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4615                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4616                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4617
4618                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4619                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4620                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4621                 else
4622                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4623
4624                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4625                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4626                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4627         }
4628         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4629
4630         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4631         if (max == 0) {
4632                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4633                 do_div(max, bucketsize);
4634         }
4635
4636         if (numentries > max)
4637                 numentries = max;
4638
4639         log2qty = ilog2(numentries);
4640
4641         do {
4642                 size = bucketsize << log2qty;
4643                 if (flags & HASH_EARLY)
4644                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4645                 else if (hashdist)
4646                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4647                 else {
4648                         unsigned long order = get_order(size);
4649
4650                         if (order < MAX_ORDER)
4651                                 table = (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC,
4652                                                                 order);
4653                         /*
4654                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4655                          * some pages at the end of hash table.
4656                          */
4657                         if (table) {
4658                                 unsigned long alloc_end = (unsigned long)table +
4659                                                 (PAGE_SIZE << order);
4660                                 unsigned long used = (unsigned long)table +
4661                                                 PAGE_ALIGN(size);
4662                                 split_page(virt_to_page(table), order);
4663                                 while (used < alloc_end) {
4664                                         free_page(used);
4665                                         used += PAGE_SIZE;
4666                                 }
4667                         }
4668                 }
4669         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4670
4671         if (!table)
4672                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4673
4674         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4675                tablename,
4676                (1U << log2qty),
4677                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4678                size);
4679
4680         if (_hash_shift)
4681                 *_hash_shift = log2qty;
4682         if (_hash_mask)
4683                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4684
4685         /*
4686          * If hashdist is set, the table allocation is done with __vmalloc()
4687          * which invokes the kmemleak_alloc() callback. This function may also
4688          * be called before the slab and kmemleak are initialised when
4689          * kmemleak simply buffers the request to be executed later
4690          * (GFP_ATOMIC flag ignored in this case).
4691          */
4692         if (!hashdist)
4693                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4694
4695         return table;
4696 }
4697
4698 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4699 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4700                                                         unsigned long pfn)
4701 {
4702 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4703         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4704 #else
4705         return zone->pageblock_flags;
4706 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4707 }
4708
4709 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4710 {
4711 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4712         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4713         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4714 #else
4715         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4716         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4717 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4718 }
4719
4720 /**
4721  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4722  * @page: The page within the block of interest
4723  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4724  * @end_bitidx: The last bit of interest
4725  * returns pageblock_bits flags
4726  */
4727 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4728                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4729 {
4730         struct zone *zone;
4731         unsigned long *bitmap;
4732         unsigned long pfn, bitidx;
4733         unsigned long flags = 0;
4734         unsigned long value = 1;
4735
4736         zone = page_zone(page);
4737         pfn = page_to_pfn(page);
4738         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4739         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4740
4741         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4742                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4743                         flags |= value;
4744
4745         return flags;
4746 }
4747
4748 /**
4749  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4750  * @page: The page within the block of interest
4751  * @start_bitidx: The first bit of interest
4752  * @end_bitidx: The last bit of interest
4753  * @flags: The flags to set
4754  */
4755 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4756                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4757 {
4758         struct zone *zone;
4759         unsigned long *bitmap;
4760         unsigned long pfn, bitidx;
4761         unsigned long value = 1;
4762
4763         zone = page_zone(page);
4764         pfn = page_to_pfn(page);
4765         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4766         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4767         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4768         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4769
4770         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4771                 if (flags & value)
4772                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4773                 else
4774                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4775 }
4776
4777 /*
4778  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4779  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4780  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4781  */
4782
4783 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4784 {
4785         struct zone *zone;
4786         unsigned long flags;
4787         int ret = -EBUSY;
4788
4789         zone = page_zone(page);
4790         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4791         /*
4792          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4793          */
4794         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE)
4795                 goto out;
4796         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4797         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4798         ret = 0;
4799 out:
4800         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4801         if (!ret)
4802                 drain_all_pages();
4803         return ret;
4804 }
4805
4806 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4807 {
4808         struct zone *zone;
4809         unsigned long flags;
4810         zone = page_zone(page);
4811         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4812         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4813                 goto out;
4814         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4815         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4816 out:
4817         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4818 }
4819
4820 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4821 /*
4822  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4823  */
4824 void
4825 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4826 {
4827         struct page *page;
4828         struct zone *zone;
4829         int order, i;
4830         unsigned long pfn;
4831         unsigned long flags;
4832         /* find the first valid pfn */
4833         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4834                 if (pfn_valid(pfn))
4835                         break;
4836         if (pfn == end_pfn)
4837                 return;
4838         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4839         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4840         pfn = start_pfn;
4841         while (pfn < end_pfn) {
4842                 if (!pfn_valid(pfn)) {
4843                         pfn++;
4844                         continue;
4845                 }
4846                 page = pfn_to_page(pfn);
4847                 BUG_ON(page_count(page));
4848                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
4849                 order = page_order(page);
4850 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4851                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
4852                        pfn, 1 << order, end_pfn);
4853 #endif
4854                 list_del(&page->lru);
4855                 rmv_page_order(page);
4856                 zone->free_area[order].nr_free--;
4857                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
4858                                       - (1UL << order));
4859                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
4860                         SetPageReserved((page+i));
4861                 pfn += (1 << order);
4862         }
4863         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4864 }
4865 #endif