]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
page-allocator: remove dead function free_cold_page()
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/div64.h>
54 #include "internal.h"
55
56 /*
57  * Array of node states.
58  */
59 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
60         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
61         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
62 #ifndef CONFIG_NUMA
63         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
64 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
65         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
66 #endif
67         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
68 #endif  /* NUMA */
69 };
70 EXPORT_SYMBOL(node_states);
71
72 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
73 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
74 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
75 int percpu_pagelist_fraction;
76 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
77
78 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
79 int pageblock_order __read_mostly;
80 #endif
81
82 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
83
84 /*
85  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
86  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
87  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
88  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
89  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
90  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
91  *
92  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
93  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
94  */
95 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
96 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
97          256,
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
100          256,
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
103          32,
104 #endif
105          32,
106 };
107
108 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
109
110 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
112          "DMA",
113 #endif
114 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
115          "DMA32",
116 #endif
117          "Normal",
118 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
119          "HighMem",
120 #endif
121          "Movable",
122 };
123
124 int min_free_kbytes = 1024;
125
126 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
127 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
128 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
129
130 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
131   /*
132    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
133    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
134    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
135    * so the number of times add_active_range() can be called is
136    * related to the number of nodes and the number of holes
137    */
138   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
140     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
141   #else
142     #if MAX_NUMNODES >= 32
143       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
144       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
145     #else
146       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
147       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
148     #endif
149   #endif
150
151   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
152   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
153   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
156   static unsigned long __initdata required_movablecore;
157   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
158
159   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
160   int movable_zone;
161   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
162 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
163
164 #if MAX_NUMNODES > 1
165 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
166 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
167 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
168 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
169 #endif
170
171 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
172
173 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
174 {
175
176         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
177                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
178
179         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
180                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
181 }
182
183 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
184
185 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
186 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
187 {
188         int ret = 0;
189         unsigned seq;
190         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
191
192         do {
193                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
194                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
195                         ret = 1;
196                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
197                         ret = 1;
198         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
199
200         return ret;
201 }
202
203 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
204 {
205         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
206                 return 0;
207         if (zone != page_zone(page))
208                 return 0;
209
210         return 1;
211 }
212 /*
213  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
214  */
215 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
216 {
217         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
218                 return 1;
219         if (!page_is_consistent(zone, page))
220                 return 1;
221
222         return 0;
223 }
224 #else
225 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
226 {
227         return 0;
228 }
229 #endif
230
231 static void bad_page(struct page *page)
232 {
233         static unsigned long resume;
234         static unsigned long nr_shown;
235         static unsigned long nr_unshown;
236
237         /*
238          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
239          * or allow a steady drip of one report per second.
240          */
241         if (nr_shown == 60) {
242                 if (time_before(jiffies, resume)) {
243                         nr_unshown++;
244                         goto out;
245                 }
246                 if (nr_unshown) {
247                         printk(KERN_ALERT
248                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
249                                 nr_unshown);
250                         nr_unshown = 0;
251                 }
252                 nr_shown = 0;
253         }
254         if (nr_shown++ == 0)
255                 resume = jiffies + 60 * HZ;
256
257         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
258                 current->comm, page_to_pfn(page));
259         printk(KERN_ALERT
260                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
261                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
262                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
263
264         dump_stack();
265 out:
266         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
267         __ClearPageBuddy(page);
268         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
269 }
270
271 /*
272  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
273  *
274  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
275  *
276  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
277  *
278  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
279  * the head page (even the head page has this).
280  *
281  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
282  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
283  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
284  */
285
286 static void free_compound_page(struct page *page)
287 {
288         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
289 }
290
291 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
292 {
293         int i;
294         int nr_pages = 1 << order;
295
296         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
297         set_compound_order(page, order);
298         __SetPageHead(page);
299         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
300                 struct page *p = page + i;
301
302                 __SetPageTail(p);
303                 p->first_page = page;
304         }
305 }
306
307 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
308 {
309         int i;
310         int nr_pages = 1 << order;
311         int bad = 0;
312
313         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
314             unlikely(!PageHead(page))) {
315                 bad_page(page);
316                 bad++;
317         }
318
319         __ClearPageHead(page);
320
321         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
322                 struct page *p = page + i;
323
324                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
325                         bad_page(page);
326                         bad++;
327                 }
328                 __ClearPageTail(p);
329         }
330
331         return bad;
332 }
333
334 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
335 {
336         int i;
337
338         /*
339          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
340          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
341          */
342         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
343         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
344                 clear_highpage(page + i);
345 }
346
347 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
348 {
349         set_page_private(page, order);
350         __SetPageBuddy(page);
351 }
352
353 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
354 {
355         __ClearPageBuddy(page);
356         set_page_private(page, 0);
357 }
358
359 /*
360  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
361  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
362  *
363  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
364  * the following equation:
365  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
366  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
367  * 1 buddy is #10:
368  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
369  *
370  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
371  * satisfies the following equation:
372  *     P = B & ~(1 << O)
373  *
374  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
375  */
376 static inline struct page *
377 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
378 {
379         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
380
381         return page + (buddy_idx - page_idx);
382 }
383
384 static inline unsigned long
385 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
386 {
387         return (page_idx & ~(1 << order));
388 }
389
390 /*
391  * This function checks whether a page is free && is the buddy
392  * we can do coalesce a page and its buddy if
393  * (a) the buddy is not in a hole &&
394  * (b) the buddy is in the buddy system &&
395  * (c) a page and its buddy have the same order &&
396  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
397  *
398  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
399  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
400  *
401  * For recording page's order, we use page_private(page).
402  */
403 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
404                                                                 int order)
405 {
406         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
407                 return 0;
408
409         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
410                 return 0;
411
412         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
413                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
414                 return 1;
415         }
416         return 0;
417 }
418
419 /*
420  * Freeing function for a buddy system allocator.
421  *
422  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
423  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
424  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
425  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
426  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
427  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
428  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
429  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
430  * parts of the VM system.
431  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
432  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
433  * order is recorded in page_private(page) field.
434  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
435  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
436  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
437  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
438  * triggers coalescing into a block of larger size.            
439  *
440  * -- wli
441  */
442
443 static inline void __free_one_page(struct page *page,
444                 struct zone *zone, unsigned int order,
445                 int migratetype)
446 {
447         unsigned long page_idx;
448
449         if (unlikely(PageCompound(page)))
450                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
451                         return;
452
453         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
454
455         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
456
457         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
458         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
459
460         while (order < MAX_ORDER-1) {
461                 unsigned long combined_idx;
462                 struct page *buddy;
463
464                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
465                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
466                         break;
467
468                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
469                 list_del(&buddy->lru);
470                 zone->free_area[order].nr_free--;
471                 rmv_page_order(buddy);
472                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
473                 page = page + (combined_idx - page_idx);
474                 page_idx = combined_idx;
475                 order++;
476         }
477         set_page_order(page, order);
478         list_add(&page->lru,
479                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
480         zone->free_area[order].nr_free++;
481 }
482
483 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
484 /*
485  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
486  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
487  * free_pages_check() will verify...
488  */
489 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
490 {
491         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
492         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
493 }
494 #else
495 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
496 #endif
497
498 static inline int free_pages_check(struct page *page)
499 {
500         if (unlikely(page_mapcount(page) |
501                 (page->mapping != NULL)  |
502                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
503                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
504                 bad_page(page);
505                 return 1;
506         }
507         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
508                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
509         return 0;
510 }
511
512 /*
513  * Frees a list of pages. 
514  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
515  * count is the number of pages to free.
516  *
517  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
518  * see if this freeing clears that state.
519  *
520  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
521  * pinned" detection logic.
522  */
523 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
524                                         struct list_head *list, int order)
525 {
526         spin_lock(&zone->lock);
527         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
528         zone->pages_scanned = 0;
529
530         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
531         while (count--) {
532                 struct page *page;
533
534                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
535                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
536                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
537                 list_del(&page->lru);
538                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
539         }
540         spin_unlock(&zone->lock);
541 }
542
543 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
544                                 int migratetype)
545 {
546         spin_lock(&zone->lock);
547         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
548         zone->pages_scanned = 0;
549
550         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
551         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
552         spin_unlock(&zone->lock);
553 }
554
555 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
556 {
557         unsigned long flags;
558         int i;
559         int bad = 0;
560         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
561
562         kmemcheck_free_shadow(page, order);
563
564         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
565                 bad += free_pages_check(page + i);
566         if (bad)
567                 return;
568
569         if (!PageHighMem(page)) {
570                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
571                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
572                                            PAGE_SIZE << order);
573         }
574         arch_free_page(page, order);
575         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
576
577         local_irq_save(flags);
578         if (unlikely(wasMlocked))
579                 free_page_mlock(page);
580         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
581         free_one_page(page_zone(page), page, order,
582                                         get_pageblock_migratetype(page));
583         local_irq_restore(flags);
584 }
585
586 /*
587  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
588  */
589 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
590 {
591         if (order == 0) {
592                 __ClearPageReserved(page);
593                 set_page_count(page, 0);
594                 set_page_refcounted(page);
595                 __free_page(page);
596         } else {
597                 int loop;
598
599                 prefetchw(page);
600                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
601                         struct page *p = &page[loop];
602
603                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
604                                 prefetchw(p + 1);
605                         __ClearPageReserved(p);
606                         set_page_count(p, 0);
607                 }
608
609                 set_page_refcounted(page);
610                 __free_pages(page, order);
611         }
612 }
613
614
615 /*
616  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
617  * Please do not alter this order without good reasons and regression
618  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
619  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
620  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
621  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
622  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
623  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
624  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
625  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
626  *
627  * -- wli
628  */
629 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
630         int low, int high, struct free_area *area,
631         int migratetype)
632 {
633         unsigned long size = 1 << high;
634
635         while (high > low) {
636                 area--;
637                 high--;
638                 size >>= 1;
639                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
640                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
641                 area->nr_free++;
642                 set_page_order(&page[size], high);
643         }
644 }
645
646 /*
647  * This page is about to be returned from the page allocator
648  */
649 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
650 {
651         if (unlikely(page_mapcount(page) |
652                 (page->mapping != NULL)  |
653                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
654                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
655                 bad_page(page);
656                 return 1;
657         }
658
659         set_page_private(page, 0);
660         set_page_refcounted(page);
661
662         arch_alloc_page(page, order);
663         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
664
665         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
666                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
667
668         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
669                 prep_compound_page(page, order);
670
671         return 0;
672 }
673
674 /*
675  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
676  * the smallest available page from the freelists
677  */
678 static inline
679 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
680                                                 int migratetype)
681 {
682         unsigned int current_order;
683         struct free_area * area;
684         struct page *page;
685
686         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
687         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
688                 area = &(zone->free_area[current_order]);
689                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
690                         continue;
691
692                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
693                                                         struct page, lru);
694                 list_del(&page->lru);
695                 rmv_page_order(page);
696                 area->nr_free--;
697                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
698                 return page;
699         }
700
701         return NULL;
702 }
703
704
705 /*
706  * This array describes the order lists are fallen back to when
707  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
708  */
709 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
710         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
711         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
712         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
713         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
714 };
715
716 /*
717  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
718  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
719  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
720  */
721 static int move_freepages(struct zone *zone,
722                           struct page *start_page, struct page *end_page,
723                           int migratetype)
724 {
725         struct page *page;
726         unsigned long order;
727         int pages_moved = 0;
728
729 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
730         /*
731          * page_zone is not safe to call in this context when
732          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
733          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
734          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
735          * grouping pages by mobility
736          */
737         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
738 #endif
739
740         for (page = start_page; page <= end_page;) {
741                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
742                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
743
744                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
745                         page++;
746                         continue;
747                 }
748
749                 if (!PageBuddy(page)) {
750                         page++;
751                         continue;
752                 }
753
754                 order = page_order(page);
755                 list_del(&page->lru);
756                 list_add(&page->lru,
757                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
758                 page += 1 << order;
759                 pages_moved += 1 << order;
760         }
761
762         return pages_moved;
763 }
764
765 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
766                                 int migratetype)
767 {
768         unsigned long start_pfn, end_pfn;
769         struct page *start_page, *end_page;
770
771         start_pfn = page_to_pfn(page);
772         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
773         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
774         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
775         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
776
777         /* Do not cross zone boundaries */
778         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
779                 start_page = page;
780         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
781                 return 0;
782
783         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
784 }
785
786 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
787                                         int start_order, int migratetype)
788 {
789         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
790
791         while (nr_pageblocks--) {
792                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
793                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
794         }
795 }
796
797 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
798 static inline struct page *
799 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
800 {
801         struct free_area * area;
802         int current_order;
803         struct page *page;
804         int migratetype, i;
805
806         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
807         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
808                                                 --current_order) {
809                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
810                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
811
812                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
813                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
814                                 continue;
815
816                         area = &(zone->free_area[current_order]);
817                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
818                                 continue;
819
820                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
821                                         struct page, lru);
822                         area->nr_free--;
823
824                         /*
825                          * If breaking a large block of pages, move all free
826                          * pages to the preferred allocation list. If falling
827                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
828                          * agressive about taking ownership of free pages
829                          */
830                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
831                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
832                                         page_group_by_mobility_disabled) {
833                                 unsigned long pages;
834                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
835                                                                 start_migratetype);
836
837                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
838                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
839                                                 page_group_by_mobility_disabled)
840                                         set_pageblock_migratetype(page,
841                                                                 start_migratetype);
842
843                                 migratetype = start_migratetype;
844                         }
845
846                         /* Remove the page from the freelists */
847                         list_del(&page->lru);
848                         rmv_page_order(page);
849
850                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
851                         if (current_order >= pageblock_order)
852                                 change_pageblock_range(page, current_order,
853                                                         start_migratetype);
854
855                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
856                         return page;
857                 }
858         }
859
860         return NULL;
861 }
862
863 /*
864  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
865  * Call me with the zone->lock already held.
866  */
867 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
868                                                 int migratetype)
869 {
870         struct page *page;
871
872 retry_reserve:
873         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
874
875         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
876                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
877
878                 /*
879                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
880                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
881                  * and we want just one call site
882                  */
883                 if (!page) {
884                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
885                         goto retry_reserve;
886                 }
887         }
888
889         return page;
890 }
891
892 /* 
893  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
894  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
895  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
896  */
897 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
898                         unsigned long count, struct list_head *list,
899                         int migratetype, int cold)
900 {
901         int i;
902         
903         spin_lock(&zone->lock);
904         for (i = 0; i < count; ++i) {
905                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
906                 if (unlikely(page == NULL))
907                         break;
908
909                 /*
910                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
911                  * in physical page order. The page is added to the callers and
912                  * list and the list head then moves forward. From the callers
913                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
914                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
915                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
916                  * properly.
917                  */
918                 if (likely(cold == 0))
919                         list_add(&page->lru, list);
920                 else
921                         list_add_tail(&page->lru, list);
922                 set_page_private(page, migratetype);
923                 list = &page->lru;
924         }
925         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
926         spin_unlock(&zone->lock);
927         return i;
928 }
929
930 #ifdef CONFIG_NUMA
931 /*
932  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
933  * currently executing processor on remote nodes after they have
934  * expired.
935  *
936  * Note that this function must be called with the thread pinned to
937  * a single processor.
938  */
939 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
940 {
941         unsigned long flags;
942         int to_drain;
943
944         local_irq_save(flags);
945         if (pcp->count >= pcp->batch)
946                 to_drain = pcp->batch;
947         else
948                 to_drain = pcp->count;
949         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
950         pcp->count -= to_drain;
951         local_irq_restore(flags);
952 }
953 #endif
954
955 /*
956  * Drain pages of the indicated processor.
957  *
958  * The processor must either be the current processor and the
959  * thread pinned to the current processor or a processor that
960  * is not online.
961  */
962 static void drain_pages(unsigned int cpu)
963 {
964         unsigned long flags;
965         struct zone *zone;
966
967         for_each_populated_zone(zone) {
968                 struct per_cpu_pageset *pset;
969                 struct per_cpu_pages *pcp;
970
971                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
972
973                 pcp = &pset->pcp;
974                 local_irq_save(flags);
975                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
976                 pcp->count = 0;
977                 local_irq_restore(flags);
978         }
979 }
980
981 /*
982  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
983  */
984 void drain_local_pages(void *arg)
985 {
986         drain_pages(smp_processor_id());
987 }
988
989 /*
990  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
991  */
992 void drain_all_pages(void)
993 {
994         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
995 }
996
997 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
998
999 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1000 {
1001         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1002         unsigned long flags;
1003         int order, t;
1004         struct list_head *curr;
1005
1006         if (!zone->spanned_pages)
1007                 return;
1008
1009         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1010
1011         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1012         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1013                 if (pfn_valid(pfn)) {
1014                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1015
1016                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1017                                 swsusp_unset_page_free(page);
1018                 }
1019
1020         for_each_migratetype_order(order, t) {
1021                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1022                         unsigned long i;
1023
1024                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1025                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1026                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1027                 }
1028         }
1029         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1030 }
1031 #endif /* CONFIG_PM */
1032
1033 /*
1034  * Free a 0-order page
1035  */
1036 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1037 {
1038         struct zone *zone = page_zone(page);
1039         struct per_cpu_pages *pcp;
1040         unsigned long flags;
1041         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1042
1043         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1044
1045         if (PageAnon(page))
1046                 page->mapping = NULL;
1047         if (free_pages_check(page))
1048                 return;
1049
1050         if (!PageHighMem(page)) {
1051                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1052                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1053         }
1054         arch_free_page(page, 0);
1055         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1056
1057         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1058         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1059         local_irq_save(flags);
1060         if (unlikely(wasMlocked))
1061                 free_page_mlock(page);
1062         __count_vm_event(PGFREE);
1063
1064         if (cold)
1065                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1066         else
1067                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1068         pcp->count++;
1069         if (pcp->count >= pcp->high) {
1070                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1071                 pcp->count -= pcp->batch;
1072         }
1073         local_irq_restore(flags);
1074         put_cpu();
1075 }
1076
1077 void free_hot_page(struct page *page)
1078 {
1079         free_hot_cold_page(page, 0);
1080 }
1081         
1082 /*
1083  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1084  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1085  * Each sub-page must be freed individually.
1086  *
1087  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1088  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1089  */
1090 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1091 {
1092         int i;
1093
1094         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1095         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1096
1097 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1098         /*
1099          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1100          * otherwise free the whole shadow.
1101          */
1102         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1103                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1104 #endif
1105
1106         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1107                 set_page_refcounted(page + i);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1112  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1113  * or two.
1114  */
1115 static inline
1116 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1117                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1118                         int migratetype)
1119 {
1120         unsigned long flags;
1121         struct page *page;
1122         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1123         int cpu;
1124
1125 again:
1126         cpu  = get_cpu();
1127         if (likely(order == 0)) {
1128                 struct per_cpu_pages *pcp;
1129
1130                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1131                 local_irq_save(flags);
1132                 if (!pcp->count) {
1133                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1134                                         pcp->batch, &pcp->list,
1135                                         migratetype, cold);
1136                         if (unlikely(!pcp->count))
1137                                 goto failed;
1138                 }
1139
1140                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1141                 if (cold) {
1142                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1143                                 if (page_private(page) == migratetype)
1144                                         break;
1145                 } else {
1146                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1147                                 if (page_private(page) == migratetype)
1148                                         break;
1149                 }
1150
1151                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1152                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1153                         int get_one_page = 0;
1154
1155                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1156                                         pcp->batch, &pcp->list,
1157                                         migratetype, cold);
1158                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru) {
1159                                 if (get_pageblock_migratetype(page) !=
1160                                             MIGRATE_ISOLATE) {
1161                                         get_one_page = 1;
1162                                         break;
1163                                 }
1164                         }
1165                         if (!get_one_page)
1166                                 goto failed;
1167                 }
1168
1169                 list_del(&page->lru);
1170                 pcp->count--;
1171         } else {
1172                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1173                         /*
1174                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1175                          *
1176                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1177                          * properly detect and handle allocation failures.
1178                          *
1179                          * We most definitely don't want callers attempting to
1180                          * allocate greater than order-1 page units with
1181                          * __GFP_NOFAIL.
1182                          */
1183                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1184                 }
1185                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1186                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1187                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1188                 spin_unlock(&zone->lock);
1189                 if (!page)
1190                         goto failed;
1191         }
1192
1193         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1194         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1195         local_irq_restore(flags);
1196         put_cpu();
1197
1198         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1199         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1200                 goto again;
1201         return page;
1202
1203 failed:
1204         local_irq_restore(flags);
1205         put_cpu();
1206         return NULL;
1207 }
1208
1209 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1210 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1211 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1212 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1213 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1214
1215 /* Mask to get the watermark bits */
1216 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1217
1218 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1219 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1220 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1221
1222 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1223
1224 static struct fail_page_alloc_attr {
1225         struct fault_attr attr;
1226
1227         u32 ignore_gfp_highmem;
1228         u32 ignore_gfp_wait;
1229         u32 min_order;
1230
1231 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1232
1233         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1234         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1235         struct dentry *min_order_file;
1236
1237 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1238
1239 } fail_page_alloc = {
1240         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1241         .ignore_gfp_wait = 1,
1242         .ignore_gfp_highmem = 1,
1243         .min_order = 1,
1244 };
1245
1246 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1247 {
1248         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1249 }
1250 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1251
1252 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1253 {
1254         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1255                 return 0;
1256         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1257                 return 0;
1258         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1259                 return 0;
1260         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1261                 return 0;
1262
1263         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1264 }
1265
1266 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1267
1268 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1269 {
1270         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1271         struct dentry *dir;
1272         int err;
1273
1274         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1275                                        "fail_page_alloc");
1276         if (err)
1277                 return err;
1278         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1279
1280         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1281                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1282                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1283
1284         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1285                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1286                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1287         fail_page_alloc.min_order_file =
1288                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1289                                    &fail_page_alloc.min_order);
1290
1291         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1292             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1293             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1294                 err = -ENOMEM;
1295                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1296                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1297                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1298                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1299         }
1300
1301         return err;
1302 }
1303
1304 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1305
1306 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1307
1308 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1309
1310 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1311 {
1312         return 0;
1313 }
1314
1315 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1316
1317 /*
1318  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1319  * of the allocation.
1320  */
1321 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1322                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1323 {
1324         /* free_pages my go negative - that's OK */
1325         long min = mark;
1326         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1327         int o;
1328
1329         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1330                 min -= min / 2;
1331         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1332                 min -= min / 4;
1333
1334         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1335                 return 0;
1336         for (o = 0; o < order; o++) {
1337                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1338                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1339
1340                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1341                 min >>= 1;
1342
1343                 if (free_pages <= min)
1344                         return 0;
1345         }
1346         return 1;
1347 }
1348
1349 #ifdef CONFIG_NUMA
1350 /*
1351  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1352  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1353  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1354  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1355  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1356  *
1357  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1358  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1359  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1360  *
1361  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1362  * nothing and returns NULL.
1363  *
1364  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1365  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1366  *
1367  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1368  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1369  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1370  * quickly as we can.
1371  */
1372 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1373 {
1374         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1375         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1376
1377         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1378         if (!zlc)
1379                 return NULL;
1380
1381         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1382                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1383                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1384         }
1385
1386         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1387                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1388                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1389         return allowednodes;
1390 }
1391
1392 /*
1393  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1394  * if it is worth looking at further for free memory:
1395  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1396  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1397  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1398  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1399  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1400  * else return false (zero) if it is not.
1401  *
1402  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1403  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1404  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1405  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1406  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1407  * into the second scan of the zonelist.
1408  *
1409  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1410  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1411  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1412  * unturned looking for a free page.
1413  */
1414 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1415                                                 nodemask_t *allowednodes)
1416 {
1417         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1418         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1419         int n;                          /* node that zone *z is on */
1420
1421         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1422         if (!zlc)
1423                 return 1;
1424
1425         i = z - zonelist->_zonerefs;
1426         n = zlc->z_to_n[i];
1427
1428         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1429         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1434  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1435  * from that zone don't waste time re-examining it.
1436  */
1437 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1438 {
1439         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1440         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1441
1442         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1443         if (!zlc)
1444                 return;
1445
1446         i = z - zonelist->_zonerefs;
1447
1448         set_bit(i, zlc->fullzones);
1449 }
1450
1451 #else   /* CONFIG_NUMA */
1452
1453 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1454 {
1455         return NULL;
1456 }
1457
1458 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1459                                 nodemask_t *allowednodes)
1460 {
1461         return 1;
1462 }
1463
1464 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1465 {
1466 }
1467 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1468
1469 /*
1470  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1471  * a page.
1472  */
1473 static struct page *
1474 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1475                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1476                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1477 {
1478         struct zoneref *z;
1479         struct page *page = NULL;
1480         int classzone_idx;
1481         struct zone *zone;
1482         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1483         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1484         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1485
1486         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1487 zonelist_scan:
1488         /*
1489          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1490          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1491          */
1492         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1493                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1494                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1495                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1496                                 continue;
1497                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1498                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1499                                 goto try_next_zone;
1500
1501                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1502                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1503                         unsigned long mark;
1504                         int ret;
1505
1506                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1507                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1508                                     classzone_idx, alloc_flags))
1509                                 goto try_this_zone;
1510
1511                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1512                                 goto this_zone_full;
1513
1514                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1515                         switch (ret) {
1516                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1517                                 /* did not scan */
1518                                 goto try_next_zone;
1519                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1520                                 /* scanned but unreclaimable */
1521                                 goto this_zone_full;
1522                         default:
1523                                 /* did we reclaim enough */
1524                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1525                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1526                                         goto this_zone_full;
1527                         }
1528                 }
1529
1530 try_this_zone:
1531                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1532                                                 gfp_mask, migratetype);
1533                 if (page)
1534                         break;
1535 this_zone_full:
1536                 if (NUMA_BUILD)
1537                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1538 try_next_zone:
1539                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1540                         /*
1541                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1542                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1543                          */
1544                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1545                         zlc_active = 1;
1546                         did_zlc_setup = 1;
1547                 }
1548         }
1549
1550         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1551                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1552                 zlc_active = 0;
1553                 goto zonelist_scan;
1554         }
1555         return page;
1556 }
1557
1558 static inline int
1559 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1560                                 unsigned long pages_reclaimed)
1561 {
1562         /* Do not loop if specifically requested */
1563         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1564                 return 0;
1565
1566         /*
1567          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1568          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1569          * implementations.
1570          */
1571         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1572                 return 1;
1573
1574         /*
1575          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1576          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1577          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1578          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1579          * allocation still fails, we stop retrying.
1580          */
1581         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1582                 return 1;
1583
1584         /*
1585          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1586          * explicitly requests that.
1587          */
1588         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1589                 return 1;
1590
1591         return 0;
1592 }
1593
1594 static inline struct page *
1595 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1596         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1597         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1598         int migratetype)
1599 {
1600         struct page *page;
1601
1602         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1603         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1604                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1605                 return NULL;
1606         }
1607
1608         /*
1609          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1610          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1611          * we're still under heavy pressure.
1612          */
1613         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1614                 order, zonelist, high_zoneidx,
1615                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1616                 preferred_zone, migratetype);
1617         if (page)
1618                 goto out;
1619
1620         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1621         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1622                 goto out;
1623
1624         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1625         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1626
1627 out:
1628         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1629         return page;
1630 }
1631
1632 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1633 static inline struct page *
1634 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1635         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1636         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1637         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1638 {
1639         struct page *page = NULL;
1640         struct reclaim_state reclaim_state;
1641         struct task_struct *p = current;
1642
1643         cond_resched();
1644
1645         /* We now go into synchronous reclaim */
1646         cpuset_memory_pressure_bump();
1647         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1648         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1649         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1650         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1651
1652         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1653
1654         p->reclaim_state = NULL;
1655         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1656         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1657
1658         cond_resched();
1659
1660         if (order != 0)
1661                 drain_all_pages();
1662
1663         if (likely(*did_some_progress))
1664                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1665                                         zonelist, high_zoneidx,
1666                                         alloc_flags, preferred_zone,
1667                                         migratetype);
1668         return page;
1669 }
1670
1671 /*
1672  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1673  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1674  */
1675 static inline struct page *
1676 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1677         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1678         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1679         int migratetype)
1680 {
1681         struct page *page;
1682
1683         do {
1684                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1685                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1686                         preferred_zone, migratetype);
1687
1688                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1689                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1690         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1691
1692         return page;
1693 }
1694
1695 static inline
1696 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1697                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1698 {
1699         struct zoneref *z;
1700         struct zone *zone;
1701
1702         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1703                 wakeup_kswapd(zone, order);
1704 }
1705
1706 static inline int
1707 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1708 {
1709         struct task_struct *p = current;
1710         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1711         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1712
1713         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1714         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1715
1716         /*
1717          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1718          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1719          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1720          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1721          */
1722         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1723
1724         if (!wait) {
1725                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1726                 /*
1727                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1728                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1729                  */
1730                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1731         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1732                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1733
1734         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1735                 if (!in_interrupt() &&
1736                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1737                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1738                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1739         }
1740
1741         return alloc_flags;
1742 }
1743
1744 static inline struct page *
1745 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1746         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1747         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1748         int migratetype)
1749 {
1750         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1751         struct page *page = NULL;
1752         int alloc_flags;
1753         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1754         unsigned long did_some_progress;
1755         struct task_struct *p = current;
1756
1757         /*
1758          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1759          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1760          * be using allocators in order of preference for an area that is
1761          * too large.
1762          */
1763         if (order >= MAX_ORDER) {
1764                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1765                 return NULL;
1766         }
1767
1768         /*
1769          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1770          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1771          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1772          * using a larger set of nodes after it has established that the
1773          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1774          * over allocated.
1775          */
1776         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1777                 goto nopage;
1778
1779         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1780
1781 restart:
1782         /*
1783          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1784          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1785          * to how we want to proceed.
1786          */
1787         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1788
1789         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1790         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1791                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1792                         preferred_zone, migratetype);
1793         if (page)
1794                 goto got_pg;
1795
1796 rebalance:
1797         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1798         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1799                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1800                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1801                                 preferred_zone, migratetype);
1802                 if (page)
1803                         goto got_pg;
1804         }
1805
1806         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1807         if (!wait)
1808                 goto nopage;
1809
1810         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1811         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1812                 goto nopage;
1813
1814         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1815         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1816                 goto nopage;
1817
1818         /* Try direct reclaim and then allocating */
1819         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1820                                         zonelist, high_zoneidx,
1821                                         nodemask,
1822                                         alloc_flags, preferred_zone,
1823                                         migratetype, &did_some_progress);
1824         if (page)
1825                 goto got_pg;
1826
1827         /*
1828          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1829          * running out of options and have to consider going OOM
1830          */
1831         if (!did_some_progress) {
1832                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1833                         if (oom_killer_disabled)
1834                                 goto nopage;
1835                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1836                                         zonelist, high_zoneidx,
1837                                         nodemask, preferred_zone,
1838                                         migratetype);
1839                         if (page)
1840                                 goto got_pg;
1841
1842                         /*
1843                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1844                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1845                          * made, there are no other options and retrying is
1846                          * unlikely to help.
1847                          */
1848                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1849                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1850                                 goto nopage;
1851
1852                         goto restart;
1853                 }
1854         }
1855
1856         /* Check if we should retry the allocation */
1857         pages_reclaimed += did_some_progress;
1858         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1859                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1860                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1861                 goto rebalance;
1862         }
1863
1864 nopage:
1865         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1866                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1867                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1868                         p->comm, order, gfp_mask);
1869                 dump_stack();
1870                 show_mem();
1871         }
1872         return page;
1873 got_pg:
1874         if (kmemcheck_enabled)
1875                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1876         return page;
1877
1878 }
1879
1880 /*
1881  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1882  */
1883 struct page *
1884 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1885                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1886 {
1887         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1888         struct zone *preferred_zone;
1889         struct page *page;
1890         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1891
1892         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1893
1894         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1895
1896         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1897
1898         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1899                 return NULL;
1900
1901         /*
1902          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1903          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1904          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1905          */
1906         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1907                 return NULL;
1908
1909         /* The preferred zone is used for statistics later */
1910         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1911         if (!preferred_zone)
1912                 return NULL;
1913
1914         /* First allocation attempt */
1915         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1916                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1917                         preferred_zone, migratetype);
1918         if (unlikely(!page))
1919                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1920                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1921                                 preferred_zone, migratetype);
1922
1923         return page;
1924 }
1925 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1926
1927 /*
1928  * Common helper functions.
1929  */
1930 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1931 {
1932         struct page *page;
1933
1934         /*
1935          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
1936          * a highmem page
1937          */
1938         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1939
1940         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1941         if (!page)
1942                 return 0;
1943         return (unsigned long) page_address(page);
1944 }
1945 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1946
1947 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1948 {
1949         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1950 }
1951 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1952
1953 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1954 {
1955         int i = pagevec_count(pvec);
1956
1957         while (--i >= 0)
1958                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1959 }
1960
1961 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1962 {
1963         if (put_page_testzero(page)) {
1964                 if (order == 0)
1965                         free_hot_page(page);
1966                 else
1967                         __free_pages_ok(page, order);
1968         }
1969 }
1970
1971 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1972
1973 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1974 {
1975         if (addr != 0) {
1976                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1977                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1978         }
1979 }
1980
1981 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1982
1983 /**
1984  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1985  * @size: the number of bytes to allocate
1986  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1987  *
1988  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1989  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1990  * allocate memory in power-of-two pages.
1991  *
1992  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1993  *
1994  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1995  */
1996 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1997 {
1998         unsigned int order = get_order(size);
1999         unsigned long addr;
2000
2001         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2002         if (addr) {
2003                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2004                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2005
2006                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2007                 while (used < alloc_end) {
2008                         free_page(used);
2009                         used += PAGE_SIZE;
2010                 }
2011         }
2012
2013         return (void *)addr;
2014 }
2015 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2016
2017 /**
2018  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2019  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2020  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2021  *
2022  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2023  */
2024 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2025 {
2026         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2027         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2028
2029         while (addr < end) {
2030                 free_page(addr);
2031                 addr += PAGE_SIZE;
2032         }
2033 }
2034 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2035
2036 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2037 {
2038         struct zoneref *z;
2039         struct zone *zone;
2040
2041         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2042         unsigned int sum = 0;
2043
2044         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2045
2046         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2047                 unsigned long size = zone->present_pages;
2048                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2049                 if (size > high)
2050                         sum += size - high;
2051         }
2052
2053         return sum;
2054 }
2055
2056 /*
2057  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2058  */
2059 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2060 {
2061         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2062 }
2063 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2064
2065 /*
2066  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2067  */
2068 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2069 {
2070         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2071 }
2072
2073 static inline void show_node(struct zone *zone)
2074 {
2075         if (NUMA_BUILD)
2076                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2077 }
2078
2079 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2080 {
2081         val->totalram = totalram_pages;
2082         val->sharedram = 0;
2083         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2084         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2085         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2086         val->freehigh = nr_free_highpages();
2087         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2088 }
2089
2090 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2091
2092 #ifdef CONFIG_NUMA
2093 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2094 {
2095         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2096
2097         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2098         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2099 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2100         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2101         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2102                         NR_FREE_PAGES);
2103 #else
2104         val->totalhigh = 0;
2105         val->freehigh = 0;
2106 #endif
2107         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2108 }
2109 #endif
2110
2111 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2112
2113 /*
2114  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2115  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2116  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2117  */
2118 void show_free_areas(void)
2119 {
2120         int cpu;
2121         struct zone *zone;
2122
2123         for_each_populated_zone(zone) {
2124                 show_node(zone);
2125                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2126
2127                 for_each_online_cpu(cpu) {
2128                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2129
2130                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2131
2132                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2133                                cpu, pageset->pcp.high,
2134                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2135                 }
2136         }
2137
2138         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2139                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2140                 " unevictable:%lu"
2141                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu buffer:%lu\n"
2142                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2143                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2144                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2145                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2146                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2147                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2148                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2149                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2150                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2151                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2152                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2153                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2154                 nr_blockdev_pages(),
2155                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2156                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2157                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2158                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2159                 global_page_state(NR_SHMEM),
2160                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2161                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2162
2163         for_each_populated_zone(zone) {
2164                 int i;
2165
2166                 show_node(zone);
2167                 printk("%s"
2168                         " free:%lukB"
2169                         " min:%lukB"
2170                         " low:%lukB"
2171                         " high:%lukB"
2172                         " active_anon:%lukB"
2173                         " inactive_anon:%lukB"
2174                         " active_file:%lukB"
2175                         " inactive_file:%lukB"
2176                         " unevictable:%lukB"
2177                         " isolated(anon):%lukB"
2178                         " isolated(file):%lukB"
2179                         " present:%lukB"
2180                         " mlocked:%lukB"
2181                         " dirty:%lukB"
2182                         " writeback:%lukB"
2183                         " mapped:%lukB"
2184                         " shmem:%lukB"
2185                         " slab_reclaimable:%lukB"
2186                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2187                         " kernel_stack:%lukB"
2188                         " pagetables:%lukB"
2189                         " unstable:%lukB"
2190                         " bounce:%lukB"
2191                         " writeback_tmp:%lukB"
2192                         " pages_scanned:%lu"
2193                         " all_unreclaimable? %s"
2194                         "\n",
2195                         zone->name,
2196                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2197                         K(min_wmark_pages(zone)),
2198                         K(low_wmark_pages(zone)),
2199                         K(high_wmark_pages(zone)),
2200                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2201                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2202                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2203                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2204                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2205                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2206                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2207                         K(zone->present_pages),
2208                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2209                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2210                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2211                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2212                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2213                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2214                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2215                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2216                                 THREAD_SIZE / 1024,
2217                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2218                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2219                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2220                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2221                         zone->pages_scanned,
2222                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2223                         );
2224                 printk("lowmem_reserve[]:");
2225                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2226                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2227                 printk("\n");
2228         }
2229
2230         for_each_populated_zone(zone) {
2231                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2232
2233                 show_node(zone);
2234                 printk("%s: ", zone->name);
2235
2236                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2237                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2238                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2239                         total += nr[order] << order;
2240                 }
2241                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2242                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2243                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2244                 printk("= %lukB\n", K(total));
2245         }
2246
2247         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2248
2249         show_swap_cache_info();
2250 }
2251
2252 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2253 {
2254         zoneref->zone = zone;
2255         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2256 }
2257
2258 /*
2259  * Builds allocation fallback zone lists.
2260  *
2261  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2262  */
2263 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2264                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2265 {
2266         struct zone *zone;
2267
2268         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2269         zone_type++;
2270
2271         do {
2272                 zone_type--;
2273                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2274                 if (populated_zone(zone)) {
2275                         zoneref_set_zone(zone,
2276                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2277                         check_highest_zone(zone_type);
2278                 }
2279
2280         } while (zone_type);
2281         return nr_zones;
2282 }
2283
2284
2285 /*
2286  *  zonelist_order:
2287  *  0 = automatic detection of better ordering.
2288  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2289  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2290  *
2291  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2292  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2293  */
2294 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2295 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2296 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2297
2298 /* zonelist order in the kernel.
2299  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2300  */
2301 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2302 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2303
2304
2305 #ifdef CONFIG_NUMA
2306 /* The value user specified ....changed by config */
2307 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2308 /* string for sysctl */
2309 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2310 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2311
2312 /*
2313  * interface for configure zonelist ordering.
2314  * command line option "numa_zonelist_order"
2315  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2316  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2317  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2318  */
2319
2320 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2321 {
2322         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2323                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2324         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2325                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2326         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2327                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2328         } else {
2329                 printk(KERN_WARNING
2330                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2331                         "%s\n", s);
2332                 return -EINVAL;
2333         }
2334         return 0;
2335 }
2336
2337 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2338 {
2339         if (s)
2340                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2341         return 0;
2342 }
2343 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2344
2345 /*
2346  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2347  */
2348 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2349                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2350                 loff_t *ppos)
2351 {
2352         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2353         int ret;
2354
2355         if (write)
2356                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2357                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2358         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2359         if (ret)
2360                 return ret;
2361         if (write) {
2362                 int oldval = user_zonelist_order;
2363                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2364                         /*
2365                          * bogus value.  restore saved string
2366                          */
2367                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2368                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2369                         user_zonelist_order = oldval;
2370                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2371                         build_all_zonelists();
2372         }
2373         return 0;
2374 }
2375
2376
2377 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2378 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2379
2380 /**
2381  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2382  * @node: node whose fallback list we're appending
2383  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2384  *
2385  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2386  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2387  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2388  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2389  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2390  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2391  * on them otherwise.
2392  * It returns -1 if no node is found.
2393  */
2394 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2395 {
2396         int n, val;
2397         int min_val = INT_MAX;
2398         int best_node = -1;
2399         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2400
2401         /* Use the local node if we haven't already */
2402         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2403                 node_set(node, *used_node_mask);
2404                 return node;
2405         }
2406
2407         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2408
2409                 /* Don't want a node to appear more than once */
2410                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2411                         continue;
2412
2413                 /* Use the distance array to find the distance */
2414                 val = node_distance(node, n);
2415
2416                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2417                 val += (n < node);
2418
2419                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2420                 tmp = cpumask_of_node(n);
2421                 if (!cpumask_empty(tmp))
2422                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2423
2424                 /* Slight preference for less loaded node */
2425                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2426                 val += node_load[n];
2427
2428                 if (val < min_val) {
2429                         min_val = val;
2430                         best_node = n;
2431                 }
2432         }
2433
2434         if (best_node >= 0)
2435                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2436
2437         return best_node;
2438 }
2439
2440
2441 /*
2442  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2443  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2444  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2445  */
2446 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2447 {
2448         int j;
2449         struct zonelist *zonelist;
2450
2451         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2452         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2453                 ;
2454         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2455                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2456         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2457         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2458 }
2459
2460 /*
2461  * Build gfp_thisnode zonelists
2462  */
2463 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2464 {
2465         int j;
2466         struct zonelist *zonelist;
2467
2468         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2469         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2470         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2471         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2472 }
2473
2474 /*
2475  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2476  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2477  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2478  * may still exist in local DMA zone.
2479  */
2480 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2481
2482 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2483 {
2484         int pos, j, node;
2485         int zone_type;          /* needs to be signed */
2486         struct zone *z;
2487         struct zonelist *zonelist;
2488
2489         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2490         pos = 0;
2491         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2492                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2493                         node = node_order[j];
2494                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2495                         if (populated_zone(z)) {
2496                                 zoneref_set_zone(z,
2497                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2498                                 check_highest_zone(zone_type);
2499                         }
2500                 }
2501         }
2502         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2503         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2504 }
2505
2506 static int default_zonelist_order(void)
2507 {
2508         int nid, zone_type;
2509         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2510         struct zone *z;
2511         int average_size;
2512         /*
2513          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2514          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2515          * into OOM very easily.
2516          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2517          */
2518         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2519         low_kmem_size = 0;
2520         total_size = 0;
2521         for_each_online_node(nid) {
2522                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2523                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2524                         if (populated_zone(z)) {
2525                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2526                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2527                                 total_size += z->present_pages;
2528                         }
2529                 }
2530         }
2531         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2532             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2533                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2534         /*
2535          * look into each node's config.
2536          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2537          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2538          */
2539         average_size = total_size /
2540                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2541         for_each_online_node(nid) {
2542                 low_kmem_size = 0;
2543                 total_size = 0;
2544                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2545                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2546                         if (populated_zone(z)) {
2547                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2548                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2549                                 total_size += z->present_pages;
2550                         }
2551                 }
2552                 if (low_kmem_size &&
2553                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2554                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2555                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2556         }
2557         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2558 }
2559
2560 static void set_zonelist_order(void)
2561 {
2562         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2563                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2564         else
2565                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2566 }
2567
2568 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2569 {
2570         int j, node, load;
2571         enum zone_type i;
2572         nodemask_t used_mask;
2573         int local_node, prev_node;
2574         struct zonelist *zonelist;
2575         int order = current_zonelist_order;
2576
2577         /* initialize zonelists */
2578         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2579                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2580                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2581                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2582         }
2583
2584         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2585         local_node = pgdat->node_id;
2586         load = nr_online_nodes;
2587         prev_node = local_node;
2588         nodes_clear(used_mask);
2589
2590         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2591         j = 0;
2592
2593         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2594                 int distance = node_distance(local_node, node);
2595
2596                 /*
2597                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2598                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2599                  */
2600                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2601                         zone_reclaim_mode = 1;
2602
2603                 /*
2604                  * We don't want to pressure a particular node.
2605                  * So adding penalty to the first node in same
2606                  * distance group to make it round-robin.
2607                  */
2608                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2609                         node_load[node] = load;
2610
2611                 prev_node = node;
2612                 load--;
2613                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2614                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2615                 else
2616                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2617         }
2618
2619         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2620                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2621                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2622         }
2623
2624         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2625 }
2626
2627 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2628 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2629 {
2630         struct zonelist *zonelist;
2631         struct zonelist_cache *zlc;
2632         struct zoneref *z;
2633
2634         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2635         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2636         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2637         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2638                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2639 }
2640
2641
2642 #else   /* CONFIG_NUMA */
2643
2644 static void set_zonelist_order(void)
2645 {
2646         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2647 }
2648
2649 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2650 {
2651         int node, local_node;
2652         enum zone_type j;
2653         struct zonelist *zonelist;
2654
2655         local_node = pgdat->node_id;
2656
2657         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2658         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2659
2660         /*
2661          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2662          * of all the other nodes.
2663          * We don't want to pressure a particular node, so when
2664          * building the zones for node N, we make sure that the
2665          * zones coming right after the local ones are those from
2666          * node N+1 (modulo N)
2667          */
2668         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2669                 if (!node_online(node))
2670                         continue;
2671                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2672                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2673         }
2674         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2675                 if (!node_online(node))
2676                         continue;
2677                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2678                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2679         }
2680
2681         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2682         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2683 }
2684
2685 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2686 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2687 {
2688         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2689 }
2690
2691 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2692
2693 /* return values int ....just for stop_machine() */
2694 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2695 {
2696         int nid;
2697
2698 #ifdef CONFIG_NUMA
2699         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2700 #endif
2701         for_each_online_node(nid) {
2702                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2703
2704                 build_zonelists(pgdat);
2705                 build_zonelist_cache(pgdat);
2706         }
2707         return 0;
2708 }
2709
2710 void build_all_zonelists(void)
2711 {
2712         set_zonelist_order();
2713
2714         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2715                 __build_all_zonelists(NULL);
2716                 mminit_verify_zonelist();
2717                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2718         } else {
2719                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2720                    of zonelist */
2721                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2722                 /* cpuset refresh routine should be here */
2723         }
2724         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2725         /*
2726          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2727          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2728          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2729          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2730          * disabled and enable it later
2731          */
2732         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2733                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2734         else
2735                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2736
2737         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2738                 "Total pages: %ld\n",
2739                         nr_online_nodes,
2740                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2741                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2742                         vm_total_pages);
2743 #ifdef CONFIG_NUMA
2744         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2745 #endif
2746 }
2747
2748 /*
2749  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2750  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2751  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2752  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2753  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2754  * conservative, even though it seems large.
2755  *
2756  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2757  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2758  */
2759 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2760
2761 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2762 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2763 {
2764         unsigned long size = 1;
2765
2766         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2767
2768         while (size < pages)
2769                 size <<= 1;
2770
2771         /*
2772          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2773          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2774          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2775          */
2776         size = min(size, 4096UL);
2777
2778         return max(size, 4UL);
2779 }
2780 #else
2781 /*
2782  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2783  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2784  *
2785  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2786  *
2787  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2788  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2789  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2790  *
2791  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2792  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2793  *
2794  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2795  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2796  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2797  */
2798 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2799 {
2800         return 4096UL;
2801 }
2802 #endif
2803
2804 /*
2805  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2806  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2807  * hash function before the remainder is taken.
2808  */
2809 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2810 {
2811         return ffz(~size);
2812 }
2813
2814 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2815
2816 /*
2817  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2818  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2819  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2820  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2821  * blocks as reclaim kicks in
2822  */
2823 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2824 {
2825         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2826         struct page *page;
2827         unsigned long reserve, block_migratetype;
2828
2829         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2830         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2831         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2832         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2833                                                         pageblock_order;
2834
2835         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2836                 if (!pfn_valid(pfn))
2837                         continue;
2838                 page = pfn_to_page(pfn);
2839
2840                 /* Watch out for overlapping nodes */
2841                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2842                         continue;
2843
2844                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2845                 if (PageReserved(page))
2846                         continue;
2847
2848                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2849
2850                 /* If this block is reserved, account for it */
2851                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2852                         reserve--;
2853                         continue;
2854                 }
2855
2856                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2857                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2858                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2859                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2860                         reserve--;
2861                         continue;
2862                 }
2863
2864                 /*
2865                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2866                  * take it back
2867                  */
2868                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2869                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2870                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2871                 }
2872         }
2873 }
2874
2875 /*
2876  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2877  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2878  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2879  */
2880 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2881                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2882 {
2883         struct page *page;
2884         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2885         unsigned long pfn;
2886         struct zone *z;
2887
2888         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2889                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2890
2891         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2892         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2893                 /*
2894                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2895                  * handed to this function.  They do not
2896                  * exist on hotplugged memory.
2897                  */
2898                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2899                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2900                                 continue;
2901                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2902                                 continue;
2903                 }
2904                 page = pfn_to_page(pfn);
2905                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2906                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2907                 init_page_count(page);
2908                 reset_page_mapcount(page);
2909                 SetPageReserved(page);
2910                 /*
2911                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2912                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2913                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2914                  * the address space during boot when many long-lived
2915                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2916                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2917                  * setup_zone_migrate_reserve()
2918                  *
2919                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2920                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2921                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2922                  * pfn out of zone.
2923                  */
2924                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2925                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2926                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2927                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2928
2929                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2930 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2931                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2932                 if (!is_highmem_idx(zone))
2933                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2934 #endif
2935         }
2936 }
2937
2938 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2939 {
2940         int order, t;
2941         for_each_migratetype_order(order, t) {
2942                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2943                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2944         }
2945 }
2946
2947 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2948 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2949         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2950 #endif
2951
2952 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2953 {
2954 #ifdef CONFIG_MMU
2955         int batch;
2956
2957         /*
2958          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2959          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2960          *
2961          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2962          */
2963         batch = zone->present_pages / 1024;
2964         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2965                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2966         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2967         if (batch < 1)
2968                 batch = 1;
2969
2970         /*
2971          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2972          * of 2 value was found to be more likely to have
2973          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2974          *
2975          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2976          * batches of pages, one task can end up with a lot
2977          * of pages of one half of the possible page colors
2978          * and the other with pages of the other colors.
2979          */
2980         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2981
2982         return batch;
2983
2984 #else
2985         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2986          * conditions.
2987          *
2988          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2989          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2990          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2991          *
2992          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2993          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2994          * can be a significant delay between the individual batches being
2995          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2996          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2997          */
2998         return 0;
2999 #endif
3000 }
3001
3002 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3003 {
3004         struct per_cpu_pages *pcp;
3005
3006         memset(p, 0, sizeof(*p));
3007
3008         pcp = &p->pcp;
3009         pcp->count = 0;
3010         pcp->high = 6 * batch;
3011         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3012         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
3013 }
3014
3015 /*
3016  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3017  * to the value high for the pageset p.
3018  */
3019
3020 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3021                                 unsigned long high)
3022 {
3023         struct per_cpu_pages *pcp;
3024
3025         pcp = &p->pcp;
3026         pcp->high = high;
3027         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3028         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3029                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3030 }
3031
3032
3033 #ifdef CONFIG_NUMA
3034 /*
3035  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3036  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3037  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3038  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3039  * with interrupts disabled.
3040  *
3041  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3042  *
3043  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3044  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3045  * hotplugged processors.
3046  *
3047  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3048  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3049  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3050  */
3051 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3052
3053 /*
3054  * Dynamically allocate memory for the
3055  * per cpu pageset array in struct zone.
3056  */
3057 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3058 {
3059         struct zone *zone, *dzone;
3060         int node = cpu_to_node(cpu);
3061
3062         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3063
3064         for_each_populated_zone(zone) {
3065                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3066                                          GFP_KERNEL, node);
3067                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3068                         goto bad;
3069
3070                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3071
3072                 if (percpu_pagelist_fraction)
3073                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3074                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3075         }
3076
3077         return 0;
3078 bad:
3079         for_each_zone(dzone) {
3080                 if (!populated_zone(dzone))
3081                         continue;
3082                 if (dzone == zone)
3083                         break;
3084                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3085                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3086         }
3087         return -ENOMEM;
3088 }
3089
3090 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3091 {
3092         struct zone *zone;
3093
3094         for_each_zone(zone) {
3095                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3096
3097                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3098                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3099                         kfree(pset);
3100                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3101         }
3102 }
3103
3104 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3105                 unsigned long action,
3106                 void *hcpu)
3107 {
3108         int cpu = (long)hcpu;
3109         int ret = NOTIFY_OK;
3110
3111         switch (action) {
3112         case CPU_UP_PREPARE:
3113         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3114                 if (process_zones(cpu))
3115                         ret = NOTIFY_BAD;
3116                 break;
3117         case CPU_UP_CANCELED:
3118         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3119         case CPU_DEAD:
3120         case CPU_DEAD_FROZEN:
3121                 free_zone_pagesets(cpu);
3122                 break;
3123         default:
3124                 break;
3125         }
3126         return ret;
3127 }
3128
3129 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3130         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3131
3132 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3133 {
3134         int err;
3135
3136         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3137          * A cpuup callback will do this for every cpu
3138          * as it comes online
3139          */
3140         err = process_zones(smp_processor_id());
3141         BUG_ON(err);
3142         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3143 }
3144
3145 #endif
3146
3147 static noinline __init_refok
3148 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3149 {
3150         int i;
3151         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3152         size_t alloc_size;
3153
3154         /*
3155          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3156          * per zone.
3157          */
3158         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3159                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3160         zone->wait_table_bits =
3161                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3162         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3163                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3164
3165         if (!slab_is_available()) {
3166                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3167                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3168         } else {
3169                 /*
3170                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3171                  * via memory hot-add.
3172                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3173                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3174                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3175                  * node itself as well.
3176                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3177                  * necessary.
3178                  */
3179                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3180         }
3181         if (!zone->wait_table)
3182                 return -ENOMEM;
3183
3184         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3185                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3186
3187         return 0;
3188 }
3189
3190 static int __zone_pcp_update(void *data)
3191 {
3192         struct zone *zone = data;
3193         int cpu;
3194         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3195
3196         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3197                 struct per_cpu_pageset *pset;
3198                 struct per_cpu_pages *pcp;
3199
3200                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3201                 pcp = &pset->pcp;
3202
3203                 local_irq_save(flags);
3204                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
3205                 setup_pageset(pset, batch);
3206                 local_irq_restore(flags);
3207         }
3208         return 0;
3209 }
3210
3211 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3212 {
3213         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3214 }
3215
3216 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3217 {
3218         int cpu;
3219         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3220
3221         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3222 #ifdef CONFIG_NUMA
3223                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3224                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3225                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3226 #else
3227                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3228 #endif
3229         }
3230         if (zone->present_pages)
3231                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3232                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3233 }
3234
3235 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3236                                         unsigned long zone_start_pfn,
3237                                         unsigned long size,
3238                                         enum memmap_context context)
3239 {
3240         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3241         int ret;
3242         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3243         if (ret)
3244                 return ret;
3245         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3246
3247         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3248
3249         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3250                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3251                         pgdat->node_id,
3252                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3253                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3254
3255         zone_init_free_lists(zone);
3256
3257         return 0;
3258 }
3259
3260 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3261 /*
3262  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3263  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3264  */
3265 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3266 {
3267         int i;
3268
3269         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3270                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3271                         return i;
3272
3273         return -1;
3274 }
3275
3276 /*
3277  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3278  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3279  */
3280 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3281 {
3282         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3283                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3284                         return index;
3285
3286         return -1;
3287 }
3288
3289 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3290 /*
3291  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3292  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3293  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3294  * alternative
3295  */
3296 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3297 {
3298         int i;
3299
3300         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3301                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3302                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3303
3304                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3305                         return early_node_map[i].nid;
3306         }
3307         /* This is a memory hole */
3308         return -1;
3309 }
3310 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3311
3312 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3313 {
3314         int nid;
3315
3316         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3317         if (nid >= 0)
3318                 return nid;
3319         /* just returns 0 */
3320         return 0;
3321 }
3322
3323 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3324 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3325 {
3326         int nid;
3327
3328         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3329         if (nid >= 0 && nid != node)
3330                 return false;
3331         return true;
3332 }
3333 #endif
3334
3335 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3336 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3337         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3338                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3339
3340 /**
3341  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3342  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3343  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3344  *
3345  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3346  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3347  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3348  */
3349 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3350                                                 unsigned long max_low_pfn)
3351 {
3352         int i;
3353
3354         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3355                 unsigned long size_pages = 0;
3356                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3357
3358                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3359                         continue;
3360
3361                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3362                         end_pfn = max_low_pfn;
3363
3364                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3365                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3366                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3367                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3368         }
3369 }
3370
3371 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3372 {
3373         int i;
3374         int ret;
3375
3376         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3377                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3378                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3379                 if (ret)
3380                         break;
3381         }
3382 }
3383 /**
3384  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3385  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3386  *
3387  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3388  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3389  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3390  */
3391 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3392 {
3393         int i;
3394
3395         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3396                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3397                                 early_node_map[i].start_pfn,
3398                                 early_node_map[i].end_pfn);
3399 }
3400
3401 /**
3402  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3403  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3404  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3405  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3406  *
3407  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3408  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3409  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3410  * PFNs will be 0.
3411  */
3412 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3413                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3414 {
3415         int i;
3416         *start_pfn = -1UL;
3417         *end_pfn = 0;
3418
3419         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3420                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3421                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3422         }
3423
3424         if (*start_pfn == -1UL)
3425                 *start_pfn = 0;
3426 }
3427
3428 /*
3429  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3430  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3431  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3432  */
3433 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3434 {
3435         int zone_index;
3436         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3437                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3438                         continue;
3439
3440                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3441                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3442                         break;
3443         }
3444
3445         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3446         movable_zone = zone_index;
3447 }
3448
3449 /*
3450  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3451  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3452  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3453  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3454  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3455  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3456  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3457  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3458  */
3459 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3460                                         unsigned long zone_type,
3461                                         unsigned long node_start_pfn,
3462                                         unsigned long node_end_pfn,
3463                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3464                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3465 {
3466         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3467         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3468                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3469                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3470                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3471                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3472                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3473
3474                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3475                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3476                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3477                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3478
3479                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3480                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3481                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3482         }
3483 }
3484
3485 /*
3486  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3487  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3488  */
3489 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3490                                         unsigned long zone_type,
3491                                         unsigned long *ignored)
3492 {
3493         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3494         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3495
3496         /* Get the start and end of the node and zone */
3497         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3498         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3499         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3500         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3501                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3502                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3503
3504         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3505         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3506                 return 0;
3507
3508         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3509         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3510         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3511
3512         /* Return the spanned pages */
3513         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3514 }
3515
3516 /*
3517  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3518  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3519  */
3520 static unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3521                                 unsigned long range_start_pfn,
3522                                 unsigned long range_end_pfn)
3523 {
3524         int i = 0;
3525         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3526         unsigned long start_pfn;
3527
3528         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3529         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3530         if (i == -1)
3531                 return 0;
3532
3533         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3534
3535         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3536         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3537                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3538
3539         /* Find all holes for the zone within the node */
3540         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3541
3542                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3543                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3544                         break;
3545
3546                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3547                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3548                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3549
3550                 /* Update the hole size cound and move on */
3551                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3552                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3553                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3554                 }
3555                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3556         }
3557
3558         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3559         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3560                 hole_pages += range_end_pfn -
3561                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3562
3563         return hole_pages;
3564 }
3565
3566 /**
3567  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3568  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3569  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3570  *
3571  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3572  */
3573 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3574                                                         unsigned long end_pfn)
3575 {
3576         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3577 }
3578
3579 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3580 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3581                                         unsigned long zone_type,
3582                                         unsigned long *ignored)
3583 {
3584         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3585         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3586
3587         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3588         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3589                                                         node_start_pfn);
3590         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3591                                                         node_end_pfn);
3592
3593         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3594                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3595                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3596         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3597 }
3598
3599 #else
3600 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3601                                         unsigned long zone_type,
3602                                         unsigned long *zones_size)
3603 {
3604         return zones_size[zone_type];
3605 }
3606
3607 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3608                                                 unsigned long zone_type,
3609                                                 unsigned long *zholes_size)
3610 {
3611         if (!zholes_size)
3612                 return 0;
3613
3614         return zholes_size[zone_type];
3615 }
3616
3617 #endif
3618
3619 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3620                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3621 {
3622         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3623         enum zone_type i;
3624
3625         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3626                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3627                                                                 zones_size);
3628         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3629
3630         realtotalpages = totalpages;
3631         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3632                 realtotalpages -=
3633                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3634                                                                 zholes_size);
3635         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3636         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3637                                                         realtotalpages);
3638 }
3639
3640 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3641 /*
3642  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3643  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3644  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3645  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3646  * bytes.
3647  */
3648 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3649 {
3650         unsigned long usemapsize;
3651
3652         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3653         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3654         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3655         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3656
3657         return usemapsize / 8;
3658 }
3659
3660 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3661                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3662 {
3663         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3664         zone->pageblock_flags = NULL;
3665         if (usemapsize)
3666                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3667 }
3668 #else
3669 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3670                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3671 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3672
3673 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3674
3675 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3676 static inline int pageblock_default_order(void)
3677 {
3678         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3679                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3680
3681         return MAX_ORDER-1;
3682 }
3683
3684 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3685 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3686 {
3687         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3688         if (pageblock_order)
3689                 return;
3690
3691         /*
3692          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3693          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3694          */
3695         pageblock_order = order;
3696 }
3697 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3698
3699 /*
3700  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3701  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3702  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3703  * pageblock_order based on the kernel config
3704  */
3705 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3706 {
3707         return MAX_ORDER-1;
3708 }
3709 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3710
3711 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3712
3713 /*
3714  * Set up the zone data structures:
3715  *   - mark all pages reserved
3716  *   - mark all memory queues empty
3717  *   - clear the memory bitmaps
3718  */
3719 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3720                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3721 {
3722         enum zone_type j;
3723         int nid = pgdat->node_id;
3724         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3725         int ret;
3726
3727         pgdat_resize_init(pgdat);
3728         pgdat->nr_zones = 0;
3729         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3730         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3731         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3732         
3733         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3734                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3735                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3736                 enum lru_list l;
3737
3738                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3739                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3740                                                                 zholes_size);
3741
3742                 /*
3743                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3744                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3745                  * and per-cpu initialisations
3746                  */
3747                 memmap_pages =
3748                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3749                 if (realsize >= memmap_pages) {
3750                         realsize -= memmap_pages;
3751                         if (memmap_pages)
3752                                 printk(KERN_DEBUG
3753                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3754                                        zone_names[j], memmap_pages);
3755                 } else
3756                         printk(KERN_WARNING
3757                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3758                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3759
3760                 /* Account for reserved pages */
3761                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3762                         realsize -= dma_reserve;
3763                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3764                                         zone_names[0], dma_reserve);
3765                 }
3766
3767                 if (!is_highmem_idx(j))
3768                         nr_kernel_pages += realsize;
3769                 nr_all_pages += realsize;
3770
3771                 zone->spanned_pages = size;
3772                 zone->present_pages = realsize;
3773 #ifdef CONFIG_NUMA
3774                 zone->node = nid;
3775                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3776                                                 / 100;
3777                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3778 #endif
3779                 zone->name = zone_names[j];
3780                 spin_lock_init(&zone->lock);
3781                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3782                 zone_seqlock_init(zone);
3783                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3784
3785                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3786
3787                 zone_pcp_init(zone);
3788                 for_each_lru(l) {
3789                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
3790                         zone->lru[l].nr_saved_scan = 0;
3791                 }
3792                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
3793                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
3794                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
3795                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
3796                 zap_zone_vm_stats(zone);
3797                 zone->flags = 0;
3798                 if (!size)
3799                         continue;
3800
3801                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
3802                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3803                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3804                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3805                 BUG_ON(ret);
3806                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
3807                 zone_start_pfn += size;
3808         }
3809 }
3810
3811 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3812 {
3813         /* Skip empty nodes */
3814         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3815                 return;
3816
3817 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3818         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3819         if (!pgdat->node_mem_map) {
3820                 unsigned long size, start, end;
3821                 struct page *map;
3822
3823                 /*
3824                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3825                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3826                  * for the buddy allocator to function correctly.
3827                  */
3828                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3829                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3830                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3831                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3832                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3833                 if (!map)
3834                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3835                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3836         }
3837 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3838         /*
3839          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3840          */
3841         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3842                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3843 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3844                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3845                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
3846 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3847         }
3848 #endif
3849 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3850 }
3851
3852 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
3853                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
3854 {
3855         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3856
3857         pgdat->node_id = nid;
3858         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3859         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3860
3861         alloc_node_mem_map(pgdat);
3862 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3863         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
3864                 nid, (unsigned long)pgdat,
3865                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
3866 #endif
3867
3868         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3869 }
3870
3871 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3872
3873 #if MAX_NUMNODES > 1
3874 /*
3875  * Figure out the number of possible node ids.
3876  */
3877 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3878 {
3879         unsigned int node;
3880         unsigned int highest = 0;
3881
3882         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3883                 highest = node;
3884         nr_node_ids = highest + 1;
3885 }
3886 #else
3887 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3888 {
3889 }
3890 #endif
3891
3892 /**
3893  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3894  * @nid: The node ID the range resides on
3895  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3896  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3897  *
3898  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3899  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3900  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3901  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3902  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3903  */
3904 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3905                                                 unsigned long end_pfn)
3906 {
3907         int i;
3908
3909         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
3910                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
3911                         "%d entries of %d used\n",
3912                         nid, start_pfn, end_pfn,
3913                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3914
3915         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
3916
3917         /* Merge with existing active regions if possible */
3918         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3919                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3920                         continue;
3921
3922                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3923                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3924                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3925                         return;
3926
3927                 /* Merge forward if suitable */
3928                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3929                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3930                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3931                         return;
3932                 }
3933
3934                 /* Merge backward if suitable */
3935                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3936                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3937                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3938                         return;
3939                 }
3940         }
3941
3942         /* Check that early_node_map is large enough */
3943         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3944                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3945                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3946                 return;
3947         }
3948
3949         early_node_map[i].nid = nid;
3950         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3951         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3952         nr_nodemap_entries = i + 1;
3953 }
3954
3955 /**
3956  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3957  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3958  * @start_pfn: The new PFN of the range
3959  * @end_pfn: The new PFN of the range
3960  *
3961  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3962  * The map is kept near the end physical page range that has already been
3963  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
3964  * range.
3965  */
3966 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3967                                 unsigned long end_pfn)
3968 {
3969         int i, j;
3970         int removed = 0;
3971
3972         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
3973                           nid, start_pfn, end_pfn);
3974
3975         /* Find the old active region end and shrink */
3976         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3977                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3978                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
3979                         /* clear it */
3980                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
3981                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
3982                         removed = 1;
3983                         continue;
3984                 }
3985                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
3986                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
3987                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3988                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
3989                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
3990                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
3991                         continue;
3992                 }
3993                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
3994                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
3995                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
3996                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
3997                         continue;
3998                 }
3999         }
4000
4001         if (!removed)
4002                 return;
4003
4004         /* remove the blank ones */
4005         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4006                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4007                         continue;
4008                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4009                         continue;
4010                 /* we found it, get rid of it */
4011                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4012                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4013                                 sizeof(early_node_map[j]));
4014                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4015                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4016                 nr_nodemap_entries--;
4017         }
4018 }
4019
4020 /**
4021  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4022  *
4023  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4024  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4025  * all currently registered regions.
4026  */
4027 void __init remove_all_active_ranges(void)
4028 {
4029         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4030         nr_nodemap_entries = 0;
4031 }
4032
4033 /* Compare two active node_active_regions */
4034 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4035 {
4036         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4037         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4038
4039         /* Done this way to avoid overflows */
4040         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4041                 return 1;
4042         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4043                 return -1;
4044
4045         return 0;
4046 }
4047
4048 /* sort the node_map by start_pfn */
4049 static void __init sort_node_map(void)
4050 {
4051         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4052                         sizeof(struct node_active_region),
4053                         cmp_node_active_region, NULL);
4054 }
4055
4056 /* Find the lowest pfn for a node */
4057 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4058 {
4059         int i;
4060         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4061
4062         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4063         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4064                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4065
4066         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4067                 printk(KERN_WARNING
4068                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4069                 return 0;
4070         }
4071
4072         return min_pfn;
4073 }
4074
4075 /**
4076  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4077  *
4078  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4079  * add_active_range().
4080  */
4081 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4082 {
4083         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4084 }
4085
4086 /*
4087  * early_calculate_totalpages()
4088  * Sum pages in active regions for movable zone.
4089  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4090  */
4091 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4092 {
4093         int i;
4094         unsigned long totalpages = 0;
4095
4096         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4097                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4098                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4099                 totalpages += pages;
4100                 if (pages)
4101                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4102         }
4103         return totalpages;
4104 }
4105
4106 /*
4107  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4108  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4109  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4110  * others
4111  */
4112 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4113 {
4114         int i, nid;
4115         unsigned long usable_startpfn;
4116         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4117         /* save the state before borrow the nodemask */
4118         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4119         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4120         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4121
4122         /*
4123          * If movablecore was specified, calculate what size of
4124          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4125          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4126          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4127          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4128          * what movablecore would have allowed.
4129          */
4130         if (required_movablecore) {
4131                 unsigned long corepages;
4132
4133                 /*
4134                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4135                  * was requested by the user
4136                  */
4137                 required_movablecore =
4138                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4139                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4140
4141                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4142         }
4143
4144         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4145         if (!required_kernelcore)
4146                 goto out;
4147
4148         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4149         find_usable_zone_for_movable();
4150         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4151
4152 restart:
4153         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4154         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4155         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4156                 /*
4157                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4158                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4159                  * amount of memory for the kernel
4160                  */
4161                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4162                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4163
4164                 /*
4165                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4166                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4167                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4168                  */
4169                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4170
4171                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4172                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4173                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4174                         unsigned long size_pages;
4175
4176                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4177                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4178                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4179                         if (start_pfn >= end_pfn)
4180                                 continue;
4181
4182                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4183                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4184                                 unsigned long kernel_pages;
4185                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4186                                                                 - start_pfn;
4187
4188                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4189                                                         kernelcore_remaining);
4190                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4191                                                         required_kernelcore);
4192
4193                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4194                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4195
4196                                         /*
4197                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4198                                          * that if we have to rebalance
4199                                          * kernelcore across nodes, we will
4200                                          * not double account here
4201                                          */
4202                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4203                                         continue;
4204                                 }
4205                                 start_pfn = usable_startpfn;
4206                         }
4207
4208                         /*
4209                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4210                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4211                          * number of pages used as kernelcore
4212                          */
4213                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4214                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4215                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4216                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4217
4218                         /*
4219                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4220                          * break if the kernelcore for this node has been
4221                          * satisified
4222                          */
4223                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4224                                                                 size_pages);
4225                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4226                         if (!kernelcore_remaining)
4227                                 break;
4228                 }
4229         }
4230
4231         /*
4232          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4233          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4234          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4235          * satisified
4236          */
4237         usable_nodes--;
4238         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4239                 goto restart;
4240
4241         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4242         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4243                 zone_movable_pfn[nid] =
4244                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4245
4246 out:
4247         /* restore the node_state */
4248         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4249 }
4250
4251 /* Any regular memory on that node ? */
4252 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4253 {
4254 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4255         enum zone_type zone_type;
4256
4257         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4258                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4259                 if (zone->present_pages)
4260                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4261         }
4262 #endif
4263 }
4264
4265 /**
4266  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4267  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4268  *
4269  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4270  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4271  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4272  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4273  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4274  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4275  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4276  * at arch_max_dma_pfn.
4277  */
4278 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4279 {
4280         unsigned long nid;
4281         int i;
4282
4283         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4284         sort_node_map();
4285
4286         /* Record where the zone boundaries are */
4287         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4288                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4289         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4290                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4291         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4292         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4293         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4294                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4295                         continue;
4296                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4297                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4298                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4299                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4300         }
4301         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4302         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4303
4304         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4305         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4306         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4307
4308         /* Print out the zone ranges */
4309         printk("Zone PFN ranges:\n");
4310         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4311                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4312                         continue;
4313                 printk("  %-8s %0#10lx -> %0#10lx\n",
4314                                 zone_names[i],
4315                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4316                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4317         }
4318
4319         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4320         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4321         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4322                 if (zone_movable_pfn[i])
4323                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4324         }
4325
4326         /* Print out the early_node_map[] */
4327         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4328         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4329                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4330                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4331                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4332
4333         /* Initialise every node */
4334         mminit_verify_pageflags_layout();
4335         setup_nr_node_ids();
4336         for_each_online_node(nid) {
4337                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4338                 free_area_init_node(nid, NULL,
4339                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4340
4341                 /* Any memory on that node */
4342                 if (pgdat->node_present_pages)
4343                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4344                 check_for_regular_memory(pgdat);
4345         }
4346 }
4347
4348 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4349 {
4350         unsigned long long coremem;
4351         if (!p)
4352                 return -EINVAL;
4353
4354         coremem = memparse(p, &p);
4355         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4356
4357         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4358         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4359
4360         return 0;
4361 }
4362
4363 /*
4364  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4365  * cannot be reclaimed or migrated.
4366  */
4367 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4368 {
4369         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4370 }
4371
4372 /*
4373  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4374  * can be reclaimed or migrated.
4375  */
4376 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4377 {
4378         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4379 }
4380
4381 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4382 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4383
4384 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4385
4386 /**
4387  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4388  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4389  *
4390  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4391  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4392  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4393  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4394  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4395  * smaller per-cpu batchsize.
4396  */
4397 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4398 {
4399         dma_reserve = new_dma_reserve;
4400 }
4401
4402 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4403 struct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = &bootmem_node_data[0] };
4404 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4405 #endif
4406
4407 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4408 {
4409         free_area_init_node(0, zones_size,
4410                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4411 }
4412
4413 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4414                                  unsigned long action, void *hcpu)
4415 {
4416         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4417
4418         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4419                 drain_pages(cpu);
4420
4421                 /*
4422                  * Spill the event counters of the dead processor
4423                  * into the current processors event counters.
4424                  * This artificially elevates the count of the current
4425                  * processor.
4426                  */
4427                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4428
4429                 /*
4430                  * Zero the differential counters of the dead processor
4431                  * so that the vm statistics are consistent.
4432                  *
4433                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4434                  * race with what we are doing.
4435                  */
4436                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4437         }
4438         return NOTIFY_OK;
4439 }
4440
4441 void __init page_alloc_init(void)
4442 {
4443         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4444 }
4445
4446 /*
4447  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4448  *      or min_free_kbytes changes.
4449  */
4450 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4451 {
4452         struct pglist_data *pgdat;
4453         unsigned long reserve_pages = 0;
4454         enum zone_type i, j;
4455
4456         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4457                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4458                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4459                         unsigned long max = 0;
4460
4461                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4462                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4463                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4464                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4465                         }
4466
4467                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4468                         max += high_wmark_pages(zone);
4469
4470                         if (max > zone->present_pages)
4471                                 max = zone->present_pages;
4472                         reserve_pages += max;
4473                 }
4474         }
4475         totalreserve_pages = reserve_pages;
4476 }
4477
4478 /*
4479  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4480  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4481  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4482  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4483  */
4484 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4485 {
4486         struct pglist_data *pgdat;
4487         enum zone_type j, idx;
4488
4489         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4490                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4491                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4492                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4493
4494                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4495
4496                         idx = j;
4497                         while (idx) {
4498                                 struct zone *lower_zone;
4499
4500                                 idx--;
4501
4502                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4503                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4504
4505                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4506                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4507                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4508                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4509                         }
4510                 }
4511         }
4512
4513         /* update totalreserve_pages */
4514         calculate_totalreserve_pages();
4515 }
4516
4517 /**
4518  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4519  * or when memory is hot-{added|removed}
4520  *
4521  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4522  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4523  */
4524 void setup_per_zone_wmarks(void)
4525 {
4526         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4527         unsigned long lowmem_pages = 0;
4528         struct zone *zone;
4529         unsigned long flags;
4530
4531         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4532         for_each_zone(zone) {
4533                 if (!is_highmem(zone))
4534                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4535         }
4536
4537         for_each_zone(zone) {
4538                 u64 tmp;
4539
4540                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4541                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4542                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4543                 if (is_highmem(zone)) {
4544                         /*
4545                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4546                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4547                          * value here.
4548                          *
4549                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4550                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4551                          * not be capped for highmem.
4552                          */
4553                         int min_pages;
4554
4555                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4556                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4557                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4558                         if (min_pages > 128)
4559                                 min_pages = 128;
4560                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4561                 } else {
4562                         /*
4563                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4564                          * proportionate to the zone's size.
4565                          */
4566                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4567                 }
4568
4569                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4570                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4571                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4572                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4573         }
4574
4575         /* update totalreserve_pages */
4576         calculate_totalreserve_pages();
4577 }
4578
4579 /*
4580  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4581  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4582  * to be referenced again before it is swapped out.
4583  *
4584  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4585  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4586  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4587  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4588  *
4589  * total     target    max
4590  * memory    ratio     inactive anon
4591  * -------------------------------------
4592  *   10MB       1         5MB
4593  *  100MB       1        50MB
4594  *    1GB       3       250MB
4595  *   10GB      10       0.9GB
4596  *  100GB      31         3GB
4597  *    1TB     101        10GB
4598  *   10TB     320        32GB
4599  */
4600 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4601 {
4602         unsigned int gb, ratio;
4603
4604         /* Zone size in gigabytes */
4605         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4606         if (gb)
4607                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4608         else
4609                 ratio = 1;
4610
4611         zone->inactive_ratio = ratio;
4612 }
4613
4614 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4615 {
4616         struct zone *zone;
4617
4618         for_each_zone(zone)
4619                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4620 }
4621
4622 /*
4623  * Initialise min_free_kbytes.
4624  *
4625  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4626  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4627  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4628  *
4629  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4630  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4631  *
4632  * which yields
4633  *
4634  * 16MB:        512k
4635  * 32MB:        724k
4636  * 64MB:        1024k
4637  * 128MB:       1448k
4638  * 256MB:       2048k
4639  * 512MB:       2896k
4640  * 1024MB:      4096k
4641  * 2048MB:      5792k
4642  * 4096MB:      8192k
4643  * 8192MB:      11584k
4644  * 16384MB:     16384k
4645  */
4646 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4647 {
4648         unsigned long lowmem_kbytes;
4649
4650         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4651
4652         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4653         if (min_free_kbytes < 128)
4654                 min_free_kbytes = 128;
4655         if (min_free_kbytes > 65536)
4656                 min_free_kbytes = 65536;
4657         setup_per_zone_wmarks();
4658         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4659         setup_per_zone_inactive_ratio();
4660         return 0;
4661 }
4662 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4663
4664 /*
4665  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4666  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4667  *      changes.
4668  */
4669 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4670         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4671 {
4672         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
4673         if (write)
4674                 setup_per_zone_wmarks();
4675         return 0;
4676 }
4677
4678 #ifdef CONFIG_NUMA
4679 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4680         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4681 {
4682         struct zone *zone;
4683         int rc;
4684
4685         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4686         if (rc)
4687                 return rc;
4688
4689         for_each_zone(zone)
4690                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4691                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4692         return 0;
4693 }
4694
4695 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4696         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4697 {
4698         struct zone *zone;
4699         int rc;
4700
4701         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4702         if (rc)
4703                 return rc;
4704
4705         for_each_zone(zone)
4706                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4707                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4708         return 0;
4709 }
4710 #endif
4711
4712 /*
4713  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4714  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4715  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4716  *
4717  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4718  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4719  * if in function of the boot time zone sizes.
4720  */
4721 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4722         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4723 {
4724         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4725         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4726         return 0;
4727 }
4728
4729 /*
4730  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4731  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4732  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4733  */
4734
4735 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4736         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4737 {
4738         struct zone *zone;
4739         unsigned int cpu;
4740         int ret;
4741
4742         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
4743         if (!write || (ret == -EINVAL))
4744                 return ret;
4745         for_each_populated_zone(zone) {
4746                 for_each_online_cpu(cpu) {
4747                         unsigned long  high;
4748                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4749                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
4750                 }
4751         }
4752         return 0;
4753 }
4754
4755 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4756
4757 #ifdef CONFIG_NUMA
4758 static int __init set_hashdist(char *str)
4759 {
4760         if (!str)
4761                 return 0;
4762         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4763         return 1;
4764 }
4765 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4766 #endif
4767
4768 /*
4769  * allocate a large system hash table from bootmem
4770  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
4771  *   quantity of entries
4772  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
4773  */
4774 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
4775                                      unsigned long bucketsize,
4776                                      unsigned long numentries,
4777                                      int scale,
4778                                      int flags,
4779                                      unsigned int *_hash_shift,
4780                                      unsigned int *_hash_mask,
4781                                      unsigned long limit)
4782 {
4783         unsigned long long max = limit;
4784         unsigned long log2qty, size;
4785         void *table = NULL;
4786
4787         /* allow the kernel cmdline to have a say */
4788         if (!numentries) {
4789                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
4790                 numentries = nr_kernel_pages;
4791                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
4792                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
4793                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
4794
4795                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
4796                 if (scale > PAGE_SHIFT)
4797                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
4798                 else
4799                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
4800
4801                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
4802                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
4803                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
4804         }
4805         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
4806
4807         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
4808         if (max == 0) {
4809                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
4810                 do_div(max, bucketsize);
4811         }
4812
4813         if (numentries > max)
4814                 numentries = max;
4815
4816         log2qty = ilog2(numentries);
4817
4818         do {
4819                 size = bucketsize << log2qty;
4820                 if (flags & HASH_EARLY)
4821                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
4822                 else if (hashdist)
4823                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
4824                 else {
4825                         /*
4826                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
4827                          * some pages at the end of hash table which
4828                          * alloc_pages_exact() automatically does
4829                          */
4830                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
4831                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
4832                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
4833                         }
4834                 }
4835         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
4836
4837         if (!table)
4838                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
4839
4840         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
4841                tablename,
4842                (1U << log2qty),
4843                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
4844                size);
4845
4846         if (_hash_shift)
4847                 *_hash_shift = log2qty;
4848         if (_hash_mask)
4849                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
4850
4851         return table;
4852 }
4853
4854 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
4855 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
4856                                                         unsigned long pfn)
4857 {
4858 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4859         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
4860 #else
4861         return zone->pageblock_flags;
4862 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4863 }
4864
4865 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
4866 {
4867 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
4868         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
4869         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4870 #else
4871         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
4872         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
4873 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4874 }
4875
4876 /**
4877  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
4878  * @page: The page within the block of interest
4879  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
4880  * @end_bitidx: The last bit of interest
4881  * returns pageblock_bits flags
4882  */
4883 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
4884                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4885 {
4886         struct zone *zone;
4887         unsigned long *bitmap;
4888         unsigned long pfn, bitidx;
4889         unsigned long flags = 0;
4890         unsigned long value = 1;
4891
4892         zone = page_zone(page);
4893         pfn = page_to_pfn(page);
4894         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4895         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4896
4897         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4898                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
4899                         flags |= value;
4900
4901         return flags;
4902 }
4903
4904 /**
4905  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
4906  * @page: The page within the block of interest
4907  * @start_bitidx: The first bit of interest
4908  * @end_bitidx: The last bit of interest
4909  * @flags: The flags to set
4910  */
4911 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
4912                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
4913 {
4914         struct zone *zone;
4915         unsigned long *bitmap;
4916         unsigned long pfn, bitidx;
4917         unsigned long value = 1;
4918
4919         zone = page_zone(page);
4920         pfn = page_to_pfn(page);
4921         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
4922         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
4923         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
4924         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
4925
4926         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
4927                 if (flags & value)
4928                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4929                 else
4930                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
4931 }
4932
4933 /*
4934  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
4935  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
4936  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
4937  */
4938
4939 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
4940 {
4941         struct zone *zone;
4942         unsigned long flags;
4943         int ret = -EBUSY;
4944         int zone_idx;
4945
4946         zone = page_zone(page);
4947         zone_idx = zone_idx(zone);
4948         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4949         /*
4950          * In future, more migrate types will be able to be isolation target.
4951          */
4952         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_MOVABLE &&
4953             zone_idx != ZONE_MOVABLE)
4954                 goto out;
4955         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
4956         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
4957         ret = 0;
4958 out:
4959         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4960         if (!ret)
4961                 drain_all_pages();
4962         return ret;
4963 }
4964
4965 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
4966 {
4967         struct zone *zone;
4968         unsigned long flags;
4969         zone = page_zone(page);
4970         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4971         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
4972                 goto out;
4973         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4974         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4975 out:
4976         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4977 }
4978
4979 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
4980 /*
4981  * All pages in the range must be isolated before calling this.
4982  */
4983 void
4984 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4985 {
4986         struct page *page;
4987         struct zone *zone;
4988         int order, i;
4989         unsigned long pfn;
4990         unsigned long flags;
4991         /* find the first valid pfn */
4992         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
4993                 if (pfn_valid(pfn))
4994                         break;
4995         if (pfn == end_pfn)
4996                 return;
4997         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
4998         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4999         pfn = start_pfn;
5000         while (pfn < end_pfn) {
5001                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5002                         pfn++;
5003                         continue;
5004                 }
5005                 page = pfn_to_page(pfn);
5006                 BUG_ON(page_count(page));
5007                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5008                 order = page_order(page);
5009 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5010                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5011                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5012 #endif
5013                 list_del(&page->lru);
5014                 rmv_page_order(page);
5015                 zone->free_area[order].nr_free--;
5016                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5017                                       - (1UL << order));
5018                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5019                         SetPageReserved((page+i));
5020                 pfn += (1 << order);
5021         }
5022         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5023 }
5024 #endif