Do not trigger OOM-killer for high-order allocation failures
[sfrench/cifs-2.6.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/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40 #include <linux/sort.h>
41 #include <linux/pfn.h>
42 #include <linux/backing-dev.h>
43 #include <linux/fault-inject.h>
44
45 #include <asm/tlbflush.h>
46 #include <asm/div64.h>
47 #include "internal.h"
48
49 /*
50  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
51  * initializer cleaner
52  */
53 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
54 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
55 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
56 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
57 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
58 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
59 long nr_swap_pages;
60 int percpu_pagelist_fraction;
61
62 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
63
64 /*
65  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
66  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
67  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
68  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
69  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
70  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
71  *
72  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
73  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
74  */
75 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
76 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
77          256,
78 #endif
79 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
80          256,
81 #endif
82 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
83          32,
84 #endif
85          32,
86 };
87
88 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
89
90 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
91 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
92          "DMA",
93 #endif
94 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
95          "DMA32",
96 #endif
97          "Normal",
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99          "HighMem",
100 #endif
101          "Movable",
102 };
103
104 int min_free_kbytes = 1024;
105
106 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
107 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
108 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
109
110 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
111   /*
112    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maxmimum number of distinct
113    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
114    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
115    * so the number of times add_active_range() can be called is
116    * related to the number of nodes and the number of holes
117    */
118   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
119     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
120     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
121   #else
122     #if MAX_NUMNODES >= 32
123       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
124       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
125     #else
126       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
127       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
128     #endif
129   #endif
130
131   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
132   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
133   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
134   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
135 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
136   static unsigned long __meminitdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
137   static unsigned long __meminitdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
138 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
139   unsigned long __initdata required_kernelcore;
140   unsigned long __initdata required_movablecore;
141   unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
142
143   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
144   int movable_zone;
145   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
146 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
147
148 #if MAX_NUMNODES > 1
149 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
150 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
151 #endif
152
153 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
154 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
155 {
156         int ret = 0;
157         unsigned seq;
158         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
159
160         do {
161                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
162                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
163                         ret = 1;
164                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
165                         ret = 1;
166         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
167
168         return ret;
169 }
170
171 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
172 {
173         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
174                 return 0;
175         if (zone != page_zone(page))
176                 return 0;
177
178         return 1;
179 }
180 /*
181  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
182  */
183 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
184 {
185         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
186                 return 1;
187         if (!page_is_consistent(zone, page))
188                 return 1;
189
190         return 0;
191 }
192 #else
193 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
194 {
195         return 0;
196 }
197 #endif
198
199 static void bad_page(struct page *page)
200 {
201         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
202                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
203                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
204                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
205                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
206                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
207                 page_mapcount(page), page_count(page));
208         dump_stack();
209         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
210                         1 << PG_private |
211                         1 << PG_locked  |
212                         1 << PG_active  |
213                         1 << PG_dirty   |
214                         1 << PG_reclaim |
215                         1 << PG_slab    |
216                         1 << PG_swapcache |
217                         1 << PG_writeback |
218                         1 << PG_buddy );
219         set_page_count(page, 0);
220         reset_page_mapcount(page);
221         page->mapping = NULL;
222         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
223 }
224
225 /*
226  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
227  *
228  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
229  *
230  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
231  *
232  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
233  * the head page (even the head page has this).
234  *
235  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
236  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
237  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
238  */
239
240 static void free_compound_page(struct page *page)
241 {
242         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
243 }
244
245 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
246 {
247         int i;
248         int nr_pages = 1 << order;
249
250         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
251         set_compound_order(page, order);
252         __SetPageHead(page);
253         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
254                 struct page *p = page + i;
255
256                 __SetPageTail(p);
257                 p->first_page = page;
258         }
259 }
260
261 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
262 {
263         int i;
264         int nr_pages = 1 << order;
265
266         if (unlikely(compound_order(page) != order))
267                 bad_page(page);
268
269         if (unlikely(!PageHead(page)))
270                         bad_page(page);
271         __ClearPageHead(page);
272         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
273                 struct page *p = page + i;
274
275                 if (unlikely(!PageTail(p) |
276                                 (p->first_page != page)))
277                         bad_page(page);
278                 __ClearPageTail(p);
279         }
280 }
281
282 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
283 {
284         int i;
285
286         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
287         /*
288          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
289          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
290          */
291         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
292         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
293                 clear_highpage(page + i);
294 }
295
296 /*
297  * function for dealing with page's order in buddy system.
298  * zone->lock is already acquired when we use these.
299  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
300  */
301 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
302 {
303         return page_private(page);
304 }
305
306 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
307 {
308         set_page_private(page, order);
309         __SetPageBuddy(page);
310 }
311
312 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
313 {
314         __ClearPageBuddy(page);
315         set_page_private(page, 0);
316 }
317
318 /*
319  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
320  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
321  *
322  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
323  * the following equation:
324  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
325  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
326  * 1 buddy is #10:
327  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
328  *
329  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
330  * satisfies the following equation:
331  *     P = B & ~(1 << O)
332  *
333  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
334  */
335 static inline struct page *
336 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
337 {
338         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
339
340         return page + (buddy_idx - page_idx);
341 }
342
343 static inline unsigned long
344 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
345 {
346         return (page_idx & ~(1 << order));
347 }
348
349 /*
350  * This function checks whether a page is free && is the buddy
351  * we can do coalesce a page and its buddy if
352  * (a) the buddy is not in a hole &&
353  * (b) the buddy is in the buddy system &&
354  * (c) a page and its buddy have the same order &&
355  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
356  *
357  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
358  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
359  *
360  * For recording page's order, we use page_private(page).
361  */
362 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
363                                                                 int order)
364 {
365         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
366                 return 0;
367
368         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
369                 return 0;
370
371         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
372                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
373                 return 1;
374         }
375         return 0;
376 }
377
378 /*
379  * Freeing function for a buddy system allocator.
380  *
381  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
382  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
383  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
384  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
385  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
386  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
387  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
388  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
389  * parts of the VM system.
390  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
391  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
392  * order is recorded in page_private(page) field.
393  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
394  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
395  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
396  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
397  * triggers coalescing into a block of larger size.            
398  *
399  * -- wli
400  */
401
402 static inline void __free_one_page(struct page *page,
403                 struct zone *zone, unsigned int order)
404 {
405         unsigned long page_idx;
406         int order_size = 1 << order;
407
408         if (unlikely(PageCompound(page)))
409                 destroy_compound_page(page, order);
410
411         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
412
413         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
414         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
415
416         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
417         while (order < MAX_ORDER-1) {
418                 unsigned long combined_idx;
419                 struct free_area *area;
420                 struct page *buddy;
421
422                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
423                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
424                         break;          /* Move the buddy up one level. */
425
426                 list_del(&buddy->lru);
427                 area = zone->free_area + order;
428                 area->nr_free--;
429                 rmv_page_order(buddy);
430                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
431                 page = page + (combined_idx - page_idx);
432                 page_idx = combined_idx;
433                 order++;
434         }
435         set_page_order(page, order);
436         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
437         zone->free_area[order].nr_free++;
438 }
439
440 static inline int free_pages_check(struct page *page)
441 {
442         if (unlikely(page_mapcount(page) |
443                 (page->mapping != NULL)  |
444                 (page_count(page) != 0)  |
445                 (page->flags & (
446                         1 << PG_lru     |
447                         1 << PG_private |
448                         1 << PG_locked  |
449                         1 << PG_active  |
450                         1 << PG_slab    |
451                         1 << PG_swapcache |
452                         1 << PG_writeback |
453                         1 << PG_reserved |
454                         1 << PG_buddy ))))
455                 bad_page(page);
456         if (PageDirty(page))
457                 __ClearPageDirty(page);
458         /*
459          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
460          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
461          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
462          */
463         return PageReserved(page);
464 }
465
466 /*
467  * Frees a list of pages. 
468  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
469  * count is the number of pages to free.
470  *
471  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
472  * see if this freeing clears that state.
473  *
474  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
475  * pinned" detection logic.
476  */
477 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
478                                         struct list_head *list, int order)
479 {
480         spin_lock(&zone->lock);
481         zone->all_unreclaimable = 0;
482         zone->pages_scanned = 0;
483         while (count--) {
484                 struct page *page;
485
486                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
487                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
488                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
489                 list_del(&page->lru);
490                 __free_one_page(page, zone, order);
491         }
492         spin_unlock(&zone->lock);
493 }
494
495 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
496 {
497         spin_lock(&zone->lock);
498         zone->all_unreclaimable = 0;
499         zone->pages_scanned = 0;
500         __free_one_page(page, zone, order);
501         spin_unlock(&zone->lock);
502 }
503
504 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
505 {
506         unsigned long flags;
507         int i;
508         int reserved = 0;
509
510         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
511                 reserved += free_pages_check(page + i);
512         if (reserved)
513                 return;
514
515         if (!PageHighMem(page))
516                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
517         arch_free_page(page, order);
518         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
519
520         local_irq_save(flags);
521         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
522         free_one_page(page_zone(page), page, order);
523         local_irq_restore(flags);
524 }
525
526 /*
527  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
528  */
529 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
530 {
531         if (order == 0) {
532                 __ClearPageReserved(page);
533                 set_page_count(page, 0);
534                 set_page_refcounted(page);
535                 __free_page(page);
536         } else {
537                 int loop;
538
539                 prefetchw(page);
540                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
541                         struct page *p = &page[loop];
542
543                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
544                                 prefetchw(p + 1);
545                         __ClearPageReserved(p);
546                         set_page_count(p, 0);
547                 }
548
549                 set_page_refcounted(page);
550                 __free_pages(page, order);
551         }
552 }
553
554
555 /*
556  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
557  * Please do not alter this order without good reasons and regression
558  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
559  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
560  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
561  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
562  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
563  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
564  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
565  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
566  *
567  * -- wli
568  */
569 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
570         int low, int high, struct free_area *area)
571 {
572         unsigned long size = 1 << high;
573
574         while (high > low) {
575                 area--;
576                 high--;
577                 size >>= 1;
578                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
579                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
580                 area->nr_free++;
581                 set_page_order(&page[size], high);
582         }
583 }
584
585 /*
586  * This page is about to be returned from the page allocator
587  */
588 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
589 {
590         if (unlikely(page_mapcount(page) |
591                 (page->mapping != NULL)  |
592                 (page_count(page) != 0)  |
593                 (page->flags & (
594                         1 << PG_lru     |
595                         1 << PG_private |
596                         1 << PG_locked  |
597                         1 << PG_active  |
598                         1 << PG_dirty   |
599                         1 << PG_slab    |
600                         1 << PG_swapcache |
601                         1 << PG_writeback |
602                         1 << PG_reserved |
603                         1 << PG_buddy ))))
604                 bad_page(page);
605
606         /*
607          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
608          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
609          */
610         if (PageReserved(page))
611                 return 1;
612
613         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error | 1 << PG_readahead |
614                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
615                         1 << PG_owner_priv_1 | 1 << PG_mappedtodisk);
616         set_page_private(page, 0);
617         set_page_refcounted(page);
618
619         arch_alloc_page(page, order);
620         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
621
622         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
623                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
624
625         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
626                 prep_compound_page(page, order);
627
628         return 0;
629 }
630
631 /* 
632  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
633  * Call me with the zone->lock already held.
634  */
635 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
636 {
637         struct free_area * area;
638         unsigned int current_order;
639         struct page *page;
640
641         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
642                 area = zone->free_area + current_order;
643                 if (list_empty(&area->free_list))
644                         continue;
645
646                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
647                 list_del(&page->lru);
648                 rmv_page_order(page);
649                 area->nr_free--;
650                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
651                 expand(zone, page, order, current_order, area);
652                 return page;
653         }
654
655         return NULL;
656 }
657
658 /* 
659  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
660  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
661  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
662  */
663 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
664                         unsigned long count, struct list_head *list)
665 {
666         int i;
667         
668         spin_lock(&zone->lock);
669         for (i = 0; i < count; ++i) {
670                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
671                 if (unlikely(page == NULL))
672                         break;
673                 list_add_tail(&page->lru, list);
674         }
675         spin_unlock(&zone->lock);
676         return i;
677 }
678
679 #ifdef CONFIG_NUMA
680 /*
681  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
682  * currently executing processor on remote nodes after they have
683  * expired.
684  *
685  * Note that this function must be called with the thread pinned to
686  * a single processor.
687  */
688 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
689 {
690         unsigned long flags;
691         int to_drain;
692
693         local_irq_save(flags);
694         if (pcp->count >= pcp->batch)
695                 to_drain = pcp->batch;
696         else
697                 to_drain = pcp->count;
698         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
699         pcp->count -= to_drain;
700         local_irq_restore(flags);
701 }
702 #endif
703
704 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
705 {
706         unsigned long flags;
707         struct zone *zone;
708         int i;
709
710         for_each_zone(zone) {
711                 struct per_cpu_pageset *pset;
712
713                 if (!populated_zone(zone))
714                         continue;
715
716                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
717                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
718                         struct per_cpu_pages *pcp;
719
720                         pcp = &pset->pcp[i];
721                         local_irq_save(flags);
722                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
723                         pcp->count = 0;
724                         local_irq_restore(flags);
725                 }
726         }
727 }
728
729 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
730
731 void mark_free_pages(struct zone *zone)
732 {
733         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
734         unsigned long flags;
735         int order;
736         struct list_head *curr;
737
738         if (!zone->spanned_pages)
739                 return;
740
741         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
742
743         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
744         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
745                 if (pfn_valid(pfn)) {
746                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
747
748                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
749                                 swsusp_unset_page_free(page);
750                 }
751
752         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
753                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
754                         unsigned long i;
755
756                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
757                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
758                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
759                 }
760
761         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
762 }
763
764 /*
765  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
766  */
767 void drain_local_pages(void)
768 {
769         unsigned long flags;
770
771         local_irq_save(flags);  
772         __drain_pages(smp_processor_id());
773         local_irq_restore(flags);       
774 }
775 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
776
777 /*
778  * Free a 0-order page
779  */
780 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
781 {
782         struct zone *zone = page_zone(page);
783         struct per_cpu_pages *pcp;
784         unsigned long flags;
785
786         if (PageAnon(page))
787                 page->mapping = NULL;
788         if (free_pages_check(page))
789                 return;
790
791         if (!PageHighMem(page))
792                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
793         arch_free_page(page, 0);
794         kernel_map_pages(page, 1, 0);
795
796         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
797         local_irq_save(flags);
798         __count_vm_event(PGFREE);
799         list_add(&page->lru, &pcp->list);
800         pcp->count++;
801         if (pcp->count >= pcp->high) {
802                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
803                 pcp->count -= pcp->batch;
804         }
805         local_irq_restore(flags);
806         put_cpu();
807 }
808
809 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
810 {
811         free_hot_cold_page(page, 0);
812 }
813         
814 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
815 {
816         free_hot_cold_page(page, 1);
817 }
818
819 /*
820  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
821  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
822  * Each sub-page must be freed individually.
823  *
824  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
825  * Please consult with lkml before using this in your driver.
826  */
827 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
828 {
829         int i;
830
831         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
832         VM_BUG_ON(!page_count(page));
833         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
834                 set_page_refcounted(page + i);
835 }
836
837 /*
838  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
839  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
840  * or two.
841  */
842 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
843                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
844 {
845         unsigned long flags;
846         struct page *page;
847         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
848         int cpu;
849
850 again:
851         cpu  = get_cpu();
852         if (likely(order == 0)) {
853                 struct per_cpu_pages *pcp;
854
855                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
856                 local_irq_save(flags);
857                 if (!pcp->count) {
858                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
859                                                 pcp->batch, &pcp->list);
860                         if (unlikely(!pcp->count))
861                                 goto failed;
862                 }
863                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
864                 list_del(&page->lru);
865                 pcp->count--;
866         } else {
867                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
868                 page = __rmqueue(zone, order);
869                 spin_unlock(&zone->lock);
870                 if (!page)
871                         goto failed;
872         }
873
874         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
875         zone_statistics(zonelist, zone);
876         local_irq_restore(flags);
877         put_cpu();
878
879         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
880         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
881                 goto again;
882         return page;
883
884 failed:
885         local_irq_restore(flags);
886         put_cpu();
887         return NULL;
888 }
889
890 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
891 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
892 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
893 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
894 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
895 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
896 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
897
898 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
899
900 static struct fail_page_alloc_attr {
901         struct fault_attr attr;
902
903         u32 ignore_gfp_highmem;
904         u32 ignore_gfp_wait;
905         u32 min_order;
906
907 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
908
909         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
910         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
911         struct dentry *min_order_file;
912
913 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
914
915 } fail_page_alloc = {
916         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
917         .ignore_gfp_wait = 1,
918         .ignore_gfp_highmem = 1,
919         .min_order = 1,
920 };
921
922 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
923 {
924         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
925 }
926 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
927
928 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
929 {
930         if (order < fail_page_alloc.min_order)
931                 return 0;
932         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
933                 return 0;
934         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
935                 return 0;
936         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
937                 return 0;
938
939         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
940 }
941
942 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
943
944 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
945 {
946         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
947         struct dentry *dir;
948         int err;
949
950         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
951                                        "fail_page_alloc");
952         if (err)
953                 return err;
954         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
955
956         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
957                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
958                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
959
960         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
961                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
962                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
963         fail_page_alloc.min_order_file =
964                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
965                                    &fail_page_alloc.min_order);
966
967         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
968             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
969             !fail_page_alloc.min_order_file) {
970                 err = -ENOMEM;
971                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
972                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
973                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
974                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
975         }
976
977         return err;
978 }
979
980 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
981
982 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
983
984 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
985
986 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
987 {
988         return 0;
989 }
990
991 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
992
993 /*
994  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
995  * of the allocation.
996  */
997 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
998                       int classzone_idx, int alloc_flags)
999 {
1000         /* free_pages my go negative - that's OK */
1001         long min = mark;
1002         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1003         int o;
1004
1005         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1006                 min -= min / 2;
1007         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1008                 min -= min / 4;
1009
1010         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1011                 return 0;
1012         for (o = 0; o < order; o++) {
1013                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1014                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1015
1016                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1017                 min >>= 1;
1018
1019                 if (free_pages <= min)
1020                         return 0;
1021         }
1022         return 1;
1023 }
1024
1025 #ifdef CONFIG_NUMA
1026 /*
1027  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1028  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1029  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1030  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1031  * that have to skip over alot of full or unallowed zones.
1032  *
1033  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1034  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1035  * tasks mems_allowed, or node_online_map.)
1036  *
1037  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1038  * nothing and returns NULL.
1039  *
1040  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1041  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1042  *
1043  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1044  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1045  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1046  * quickly as we can.
1047  */
1048 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1049 {
1050         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1051         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1052
1053         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1054         if (!zlc)
1055                 return NULL;
1056
1057         if (jiffies - zlc->last_full_zap > 1 * HZ) {
1058                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1059                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1060         }
1061
1062         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1063                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1064                                         &node_online_map;
1065         return allowednodes;
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1070  * if it is worth looking at further for free memory:
1071  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1072  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1073  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1074  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1075  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1076  * else return false (zero) if it is not.
1077  *
1078  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1079  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1080  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1081  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1082  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1083  * into the second scan of the zonelist.
1084  *
1085  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1086  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1087  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1088  * unturned looking for a free page.
1089  */
1090 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zone **z,
1091                                                 nodemask_t *allowednodes)
1092 {
1093         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1094         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1095         int n;                          /* node that zone *z is on */
1096
1097         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1098         if (!zlc)
1099                 return 1;
1100
1101         i = z - zonelist->zones;
1102         n = zlc->z_to_n[i];
1103
1104         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1105         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1110  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1111  * from that zone don't waste time re-examining it.
1112  */
1113 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zone **z)
1114 {
1115         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1116         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1117
1118         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1119         if (!zlc)
1120                 return;
1121
1122         i = z - zonelist->zones;
1123
1124         set_bit(i, zlc->fullzones);
1125 }
1126
1127 #else   /* CONFIG_NUMA */
1128
1129 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1130 {
1131         return NULL;
1132 }
1133
1134 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zone **z,
1135                                 nodemask_t *allowednodes)
1136 {
1137         return 1;
1138 }
1139
1140 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zone **z)
1141 {
1142 }
1143 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1144
1145 /*
1146  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1147  * a page.
1148  */
1149 static struct page *
1150 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1151                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1152 {
1153         struct zone **z;
1154         struct page *page = NULL;
1155         int classzone_idx = zone_idx(zonelist->zones[0]);
1156         struct zone *zone;
1157         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1158         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1159         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1160
1161 zonelist_scan:
1162         /*
1163          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1164          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1165          */
1166         z = zonelist->zones;
1167
1168         do {
1169                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1170                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1171                                 continue;
1172                 zone = *z;
1173                 if (unlikely(NUMA_BUILD && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) &&
1174                         zone->zone_pgdat != zonelist->zones[0]->zone_pgdat))
1175                                 break;
1176                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1177                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1178                                 goto try_next_zone;
1179
1180                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1181                         unsigned long mark;
1182                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1183                                 mark = zone->pages_min;
1184                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1185                                 mark = zone->pages_low;
1186                         else
1187                                 mark = zone->pages_high;
1188                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1189                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1190                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1191                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1192                                         goto this_zone_full;
1193                         }
1194                 }
1195
1196                 page = buffered_rmqueue(zonelist, zone, order, gfp_mask);
1197                 if (page)
1198                         break;
1199 this_zone_full:
1200                 if (NUMA_BUILD)
1201                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1202 try_next_zone:
1203                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1204                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1205                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1206                         zlc_active = 1;
1207                         did_zlc_setup = 1;
1208                 }
1209         } while (*(++z) != NULL);
1210
1211         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1212                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1213                 zlc_active = 0;
1214                 goto zonelist_scan;
1215         }
1216         return page;
1217 }
1218
1219 /*
1220  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1221  */
1222 struct page * fastcall
1223 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1224                 struct zonelist *zonelist)
1225 {
1226         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1227         struct zone **z;
1228         struct page *page;
1229         struct reclaim_state reclaim_state;
1230         struct task_struct *p = current;
1231         int do_retry;
1232         int alloc_flags;
1233         int did_some_progress;
1234
1235         might_sleep_if(wait);
1236
1237         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1238                 return NULL;
1239
1240 restart:
1241         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
1242
1243         if (unlikely(*z == NULL)) {
1244                 /* Should this ever happen?? */
1245                 return NULL;
1246         }
1247
1248         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1249                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
1250         if (page)
1251                 goto got_pg;
1252
1253         /*
1254          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1255          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1256          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1257          * using a larger set of nodes after it has established that the
1258          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1259          * over allocated.
1260          */
1261         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1262                 goto nopage;
1263
1264         for (z = zonelist->zones; *z; z++)
1265                 wakeup_kswapd(*z, order);
1266
1267         /*
1268          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1269          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1270          * to how we want to proceed.
1271          *
1272          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1273          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1274          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1275          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1276          */
1277         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1278         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1279                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1280         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1281                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1282         if (wait)
1283                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1284
1285         /*
1286          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1287          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1288          *
1289          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1290          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1291          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1292          */
1293         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
1294         if (page)
1295                 goto got_pg;
1296
1297         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1298
1299 rebalance:
1300         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1301                         && !in_interrupt()) {
1302                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1303 nofail_alloc:
1304                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1305                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1306                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1307                         if (page)
1308                                 goto got_pg;
1309                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1310                                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1311                                 goto nofail_alloc;
1312                         }
1313                 }
1314                 goto nopage;
1315         }
1316
1317         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1318         if (!wait)
1319                 goto nopage;
1320
1321         cond_resched();
1322
1323         /* We now go into synchronous reclaim */
1324         cpuset_memory_pressure_bump();
1325         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1326         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1327         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1328
1329         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, order, gfp_mask);
1330
1331         p->reclaim_state = NULL;
1332         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1333
1334         cond_resched();
1335
1336         if (likely(did_some_progress)) {
1337                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1338                                                 zonelist, alloc_flags);
1339                 if (page)
1340                         goto got_pg;
1341         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1342                 /*
1343                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1344                  * very high watermark here, this is only to catch
1345                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1346                  * under heavy pressure.
1347                  */
1348                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1349                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1350                 if (page)
1351                         goto got_pg;
1352
1353                 /* The OOM killer will not help higher order allocs so fail */
1354                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1355                         goto nopage;
1356
1357                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1358                 goto restart;
1359         }
1360
1361         /*
1362          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1363          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1364          *
1365          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1366          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1367          */
1368         do_retry = 0;
1369         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1370                 if ((order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
1371                                                 (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1372                         do_retry = 1;
1373                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1374                         do_retry = 1;
1375         }
1376         if (do_retry) {
1377                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1378                 goto rebalance;
1379         }
1380
1381 nopage:
1382         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1383                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1384                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1385                         p->comm, order, gfp_mask);
1386                 dump_stack();
1387                 show_mem();
1388         }
1389 got_pg:
1390         return page;
1391 }
1392
1393 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1394
1395 /*
1396  * Common helper functions.
1397  */
1398 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1399 {
1400         struct page * page;
1401         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1402         if (!page)
1403                 return 0;
1404         return (unsigned long) page_address(page);
1405 }
1406
1407 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1408
1409 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1410 {
1411         struct page * page;
1412
1413         /*
1414          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1415          * a highmem page
1416          */
1417         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1418
1419         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1420         if (page)
1421                 return (unsigned long) page_address(page);
1422         return 0;
1423 }
1424
1425 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1426
1427 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1428 {
1429         int i = pagevec_count(pvec);
1430
1431         while (--i >= 0)
1432                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1433 }
1434
1435 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1436 {
1437         if (put_page_testzero(page)) {
1438                 if (order == 0)
1439                         free_hot_page(page);
1440                 else
1441                         __free_pages_ok(page, order);
1442         }
1443 }
1444
1445 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1446
1447 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1448 {
1449         if (addr != 0) {
1450                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1451                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1452         }
1453 }
1454
1455 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1456
1457 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1458 {
1459         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1460         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1461         unsigned int sum = 0;
1462
1463         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1464         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1465         struct zone *zone;
1466
1467         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1468                 unsigned long size = zone->present_pages;
1469                 unsigned long high = zone->pages_high;
1470                 if (size > high)
1471                         sum += size - high;
1472         }
1473
1474         return sum;
1475 }
1476
1477 /*
1478  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1479  */
1480 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1481 {
1482         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1483 }
1484 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1485
1486 /*
1487  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1488  */
1489 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1490 {
1491         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1492 }
1493
1494 static inline void show_node(struct zone *zone)
1495 {
1496         if (NUMA_BUILD)
1497                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1498 }
1499
1500 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1501 {
1502         val->totalram = totalram_pages;
1503         val->sharedram = 0;
1504         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1505         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1506         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1507         val->freehigh = nr_free_highpages();
1508         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1509 }
1510
1511 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1512
1513 #ifdef CONFIG_NUMA
1514 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1515 {
1516         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1517
1518         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1519         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
1520 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1521         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1522         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
1523                         NR_FREE_PAGES);
1524 #else
1525         val->totalhigh = 0;
1526         val->freehigh = 0;
1527 #endif
1528         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1529 }
1530 #endif
1531
1532 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1533
1534 /*
1535  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1536  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1537  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1538  */
1539 void show_free_areas(void)
1540 {
1541         int cpu;
1542         struct zone *zone;
1543
1544         for_each_zone(zone) {
1545                 if (!populated_zone(zone))
1546                         continue;
1547
1548                 show_node(zone);
1549                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1550
1551                 for_each_online_cpu(cpu) {
1552                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1553
1554                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1555
1556                         printk("CPU %4d: Hot: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d   "
1557                                "Cold: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1558                                cpu, pageset->pcp[0].high,
1559                                pageset->pcp[0].batch, pageset->pcp[0].count,
1560                                pageset->pcp[1].high, pageset->pcp[1].batch,
1561                                pageset->pcp[1].count);
1562                 }
1563         }
1564
1565         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
1566                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
1567                 global_page_state(NR_ACTIVE),
1568                 global_page_state(NR_INACTIVE),
1569                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1570                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1571                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1572                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
1573                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1574                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1575                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1576                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
1577                 global_page_state(NR_BOUNCE));
1578
1579         for_each_zone(zone) {
1580                 int i;
1581
1582                 if (!populated_zone(zone))
1583                         continue;
1584
1585                 show_node(zone);
1586                 printk("%s"
1587                         " free:%lukB"
1588                         " min:%lukB"
1589                         " low:%lukB"
1590                         " high:%lukB"
1591                         " active:%lukB"
1592                         " inactive:%lukB"
1593                         " present:%lukB"
1594                         " pages_scanned:%lu"
1595                         " all_unreclaimable? %s"
1596                         "\n",
1597                         zone->name,
1598                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
1599                         K(zone->pages_min),
1600                         K(zone->pages_low),
1601                         K(zone->pages_high),
1602                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE)),
1603                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE)),
1604                         K(zone->present_pages),
1605                         zone->pages_scanned,
1606                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1607                         );
1608                 printk("lowmem_reserve[]:");
1609                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1610                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1611                 printk("\n");
1612         }
1613
1614         for_each_zone(zone) {
1615                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1616
1617                 if (!populated_zone(zone))
1618                         continue;
1619
1620                 show_node(zone);
1621                 printk("%s: ", zone->name);
1622
1623                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1624                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1625                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1626                         total += nr[order] << order;
1627                 }
1628                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1629                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1630                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1631                 printk("= %lukB\n", K(total));
1632         }
1633
1634         show_swap_cache_info();
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Builds allocation fallback zone lists.
1639  *
1640  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1641  */
1642 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
1643                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1644 {
1645         struct zone *zone;
1646
1647         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1648         zone_type++;
1649
1650         do {
1651                 zone_type--;
1652                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1653                 if (populated_zone(zone)) {
1654                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1655                         check_highest_zone(zone_type);
1656                 }
1657
1658         } while (zone_type);
1659         return nr_zones;
1660 }
1661
1662
1663 /*
1664  *  zonelist_order:
1665  *  0 = automatic detection of better ordering.
1666  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
1667  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
1668  *
1669  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
1670  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
1671  */
1672 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
1673 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
1674 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
1675
1676 /* zonelist order in the kernel.
1677  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
1678  */
1679 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1680 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
1681
1682
1683 #ifdef CONFIG_NUMA
1684 /* The value user specified ....changed by config */
1685 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1686 /* string for sysctl */
1687 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1688 char numa_zonelist_order[16] = "default";
1689
1690 /*
1691  * interface for configure zonelist ordering.
1692  * command line option "numa_zonelist_order"
1693  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
1694  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
1695  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
1696  */
1697
1698 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
1699 {
1700         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
1701                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1702         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
1703                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
1704         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
1705                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
1706         } else {
1707                 printk(KERN_WARNING
1708                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
1709                         "%s\n", s);
1710                 return -EINVAL;
1711         }
1712         return 0;
1713 }
1714
1715 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
1716 {
1717         if (s)
1718                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
1719         return 0;
1720 }
1721 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
1722
1723 /*
1724  * sysctl handler for numa_zonelist_order
1725  */
1726 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
1727                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
1728                 loff_t *ppos)
1729 {
1730         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
1731         int ret;
1732
1733         if (write)
1734                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
1735                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
1736         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
1737         if (ret)
1738                 return ret;
1739         if (write) {
1740                 int oldval = user_zonelist_order;
1741                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
1742                         /*
1743                          * bogus value.  restore saved string
1744                          */
1745                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
1746                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
1747                         user_zonelist_order = oldval;
1748                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
1749                         build_all_zonelists();
1750         }
1751         return 0;
1752 }
1753
1754
1755 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1756 static int node_load[MAX_NUMNODES];
1757
1758 /**
1759  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1760  * @node: node whose fallback list we're appending
1761  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1762  *
1763  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1764  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1765  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1766  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1767  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1768  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1769  * on them otherwise.
1770  * It returns -1 if no node is found.
1771  */
1772 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1773 {
1774         int n, val;
1775         int min_val = INT_MAX;
1776         int best_node = -1;
1777
1778         /* Use the local node if we haven't already */
1779         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1780                 node_set(node, *used_node_mask);
1781                 return node;
1782         }
1783
1784         for_each_online_node(n) {
1785                 cpumask_t tmp;
1786
1787                 /* Don't want a node to appear more than once */
1788                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1789                         continue;
1790
1791                 /* Use the distance array to find the distance */
1792                 val = node_distance(node, n);
1793
1794                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1795                 val += (n < node);
1796
1797                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1798                 tmp = node_to_cpumask(n);
1799                 if (!cpus_empty(tmp))
1800                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1801
1802                 /* Slight preference for less loaded node */
1803                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1804                 val += node_load[n];
1805
1806                 if (val < min_val) {
1807                         min_val = val;
1808                         best_node = n;
1809                 }
1810         }
1811
1812         if (best_node >= 0)
1813                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1814
1815         return best_node;
1816 }
1817
1818
1819 /*
1820  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
1821  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
1822  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
1823  */
1824 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
1825 {
1826         enum zone_type i;
1827         int j;
1828         struct zonelist *zonelist;
1829
1830         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1831                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1832                 for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++)
1833                         ;
1834                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1835                 zonelist->zones[j] = NULL;
1836         }
1837 }
1838
1839 /*
1840  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
1841  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
1842  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
1843  * may still exist in local DMA zone.
1844  */
1845 static int node_order[MAX_NUMNODES];
1846
1847 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
1848 {
1849         enum zone_type i;
1850         int pos, j, node;
1851         int zone_type;          /* needs to be signed */
1852         struct zone *z;
1853         struct zonelist *zonelist;
1854
1855         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1856                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1857                 pos = 0;
1858                 for (zone_type = i; zone_type >= 0; zone_type--) {
1859                         for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
1860                                 node = node_order[j];
1861                                 z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
1862                                 if (populated_zone(z)) {
1863                                         zonelist->zones[pos++] = z;
1864                                         check_highest_zone(zone_type);
1865                                 }
1866                         }
1867                 }
1868                 zonelist->zones[pos] = NULL;
1869         }
1870 }
1871
1872 static int default_zonelist_order(void)
1873 {
1874         int nid, zone_type;
1875         unsigned long low_kmem_size,total_size;
1876         struct zone *z;
1877         int average_size;
1878         /*
1879          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
1880          * If they are really small and used heavily, the system can fall
1881          * into OOM very easily.
1882          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
1883          */
1884         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
1885         low_kmem_size = 0;
1886         total_size = 0;
1887         for_each_online_node(nid) {
1888                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
1889                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
1890                         if (populated_zone(z)) {
1891                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
1892                                         low_kmem_size += z->present_pages;
1893                                 total_size += z->present_pages;
1894                         }
1895                 }
1896         }
1897         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
1898             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
1899                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
1900         /*
1901          * look into each node's config.
1902          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
1903          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
1904          */
1905         average_size = total_size / (num_online_nodes() + 1);
1906         for_each_online_node(nid) {
1907                 low_kmem_size = 0;
1908                 total_size = 0;
1909                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
1910                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
1911                         if (populated_zone(z)) {
1912                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
1913                                         low_kmem_size += z->present_pages;
1914                                 total_size += z->present_pages;
1915                         }
1916                 }
1917                 if (low_kmem_size &&
1918                     total_size > average_size && /* ignore small node */
1919                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
1920                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
1921         }
1922         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
1923 }
1924
1925 static void set_zonelist_order(void)
1926 {
1927         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
1928                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
1929         else
1930                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
1931 }
1932
1933 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1934 {
1935         int j, node, load;
1936         enum zone_type i;
1937         nodemask_t used_mask;
1938         int local_node, prev_node;
1939         struct zonelist *zonelist;
1940         int order = current_zonelist_order;
1941
1942         /* initialize zonelists */
1943         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1944                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1945                 zonelist->zones[0] = NULL;
1946         }
1947
1948         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1949         local_node = pgdat->node_id;
1950         load = num_online_nodes();
1951         prev_node = local_node;
1952         nodes_clear(used_mask);
1953
1954         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
1955         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
1956         j = 0;
1957
1958         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1959                 int distance = node_distance(local_node, node);
1960
1961                 /*
1962                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1963                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1964                  */
1965                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1966                         zone_reclaim_mode = 1;
1967
1968                 /*
1969                  * We don't want to pressure a particular node.
1970                  * So adding penalty to the first node in same
1971                  * distance group to make it round-robin.
1972                  */
1973                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1974                         node_load[node] = load;
1975
1976                 prev_node = node;
1977                 load--;
1978                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
1979                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
1980                 else
1981                         node_order[j++] = node; /* remember order */
1982         }
1983
1984         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
1985                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
1986                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
1987         }
1988 }
1989
1990 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
1991 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
1992 {
1993         int i;
1994
1995         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1996                 struct zonelist *zonelist;
1997                 struct zonelist_cache *zlc;
1998                 struct zone **z;
1999
2000                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2001                 zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2002                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2003                 for (z = zonelist->zones; *z; z++)
2004                         zlc->z_to_n[z - zonelist->zones] = zone_to_nid(*z);
2005         }
2006 }
2007
2008
2009 #else   /* CONFIG_NUMA */
2010
2011 static void set_zonelist_order(void)
2012 {
2013         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2014 }
2015
2016 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2017 {
2018         int node, local_node;
2019         enum zone_type i,j;
2020
2021         local_node = pgdat->node_id;
2022         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2023                 struct zonelist *zonelist;
2024
2025                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2026
2027                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
2028                 /*
2029                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2030                  * of all the other nodes.
2031                  * We don't want to pressure a particular node, so when
2032                  * building the zones for node N, we make sure that the
2033                  * zones coming right after the local ones are those from
2034                  * node N+1 (modulo N)
2035                  */
2036                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2037                         if (!node_online(node))
2038                                 continue;
2039                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
2040                 }
2041                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
2042                         if (!node_online(node))
2043                                 continue;
2044                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
2045                 }
2046
2047                 zonelist->zones[j] = NULL;
2048         }
2049 }
2050
2051 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2052 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2053 {
2054         int i;
2055
2056         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2057                 pgdat->node_zonelists[i].zlcache_ptr = NULL;
2058 }
2059
2060 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2061
2062 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
2063 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2064 {
2065         int nid;
2066
2067         for_each_online_node(nid) {
2068                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
2069                 build_zonelist_cache(NODE_DATA(nid));
2070         }
2071         return 0;
2072 }
2073
2074 void build_all_zonelists(void)
2075 {
2076         set_zonelist_order();
2077
2078         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2079                 __build_all_zonelists(NULL);
2080                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2081         } else {
2082                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
2083                    of zonelist */
2084                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
2085                 /* cpuset refresh routine should be here */
2086         }
2087         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2088         printk("Built %i zonelists in %s order.  Total pages: %ld\n",
2089                         num_online_nodes(),
2090                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2091                         vm_total_pages);
2092 #ifdef CONFIG_NUMA
2093         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2094 #endif
2095 }
2096
2097 /*
2098  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2099  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2100  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2101  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2102  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2103  * conservative, even though it seems large.
2104  *
2105  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2106  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2107  */
2108 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2109
2110 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2111 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2112 {
2113         unsigned long size = 1;
2114
2115         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2116
2117         while (size < pages)
2118                 size <<= 1;
2119
2120         /*
2121          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2122          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2123          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2124          */
2125         size = min(size, 4096UL);
2126
2127         return max(size, 4UL);
2128 }
2129 #else
2130 /*
2131  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2132  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2133  *
2134  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2135  *
2136  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2137  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2138  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2139  *
2140  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2141  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2142  *
2143  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2144  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2145  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2146  */
2147 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2148 {
2149         return 4096UL;
2150 }
2151 #endif
2152
2153 /*
2154  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2155  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2156  * hash function before the remainder is taken.
2157  */
2158 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2159 {
2160         return ffz(~size);
2161 }
2162
2163 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2164
2165 /*
2166  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2167  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2168  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2169  */
2170 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2171                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2172 {
2173         struct page *page;
2174         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2175         unsigned long pfn;
2176
2177         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2178                 /*
2179                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2180                  * handed to this function.  They do not
2181                  * exist on hotplugged memory.
2182                  */
2183                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2184                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2185                                 continue;
2186                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2187                                 continue;
2188                 }
2189                 page = pfn_to_page(pfn);
2190                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2191                 init_page_count(page);
2192                 reset_page_mapcount(page);
2193                 SetPageReserved(page);
2194                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2195 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2196                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2197                 if (!is_highmem_idx(zone))
2198                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2199 #endif
2200         }
2201 }
2202
2203 static void __meminit zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat,
2204                                 struct zone *zone, unsigned long size)
2205 {
2206         int order;
2207         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
2208                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
2209                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2210         }
2211 }
2212
2213 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2214 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2215         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2216 #endif
2217
2218 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
2219 {
2220         int batch;
2221
2222         /*
2223          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2224          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2225          *
2226          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2227          */
2228         batch = zone->present_pages / 1024;
2229         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2230                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2231         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2232         if (batch < 1)
2233                 batch = 1;
2234
2235         /*
2236          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2237          * of 2 value was found to be more likely to have
2238          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2239          *
2240          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2241          * batches of pages, one task can end up with a lot
2242          * of pages of one half of the possible page colors
2243          * and the other with pages of the other colors.
2244          */
2245         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
2246
2247         return batch;
2248 }
2249
2250 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2251 {
2252         struct per_cpu_pages *pcp;
2253
2254         memset(p, 0, sizeof(*p));
2255
2256         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
2257         pcp->count = 0;
2258         pcp->high = 6 * batch;
2259         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2260         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2261
2262         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
2263         pcp->count = 0;
2264         pcp->high = 2 * batch;
2265         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
2266         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2267 }
2268
2269 /*
2270  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2271  * to the value high for the pageset p.
2272  */
2273
2274 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2275                                 unsigned long high)
2276 {
2277         struct per_cpu_pages *pcp;
2278
2279         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
2280         pcp->high = high;
2281         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2282         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2283                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2284 }
2285
2286
2287 #ifdef CONFIG_NUMA
2288 /*
2289  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2290  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2291  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2292  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2293  * with interrupts disabled.
2294  *
2295  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2296  *
2297  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2298  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2299  * hotplugged processors.
2300  *
2301  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2302  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2303  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2304  */
2305 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2306
2307 /*
2308  * Dynamically allocate memory for the
2309  * per cpu pageset array in struct zone.
2310  */
2311 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2312 {
2313         struct zone *zone, *dzone;
2314
2315         for_each_zone(zone) {
2316
2317                 if (!populated_zone(zone))
2318                         continue;
2319
2320                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2321                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
2322                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2323                         goto bad;
2324
2325                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2326
2327                 if (percpu_pagelist_fraction)
2328                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2329                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2330         }
2331
2332         return 0;
2333 bad:
2334         for_each_zone(dzone) {
2335                 if (dzone == zone)
2336                         break;
2337                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2338                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2339         }
2340         return -ENOMEM;
2341 }
2342
2343 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2344 {
2345         struct zone *zone;
2346
2347         for_each_zone(zone) {
2348                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2349
2350                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2351                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2352                         kfree(pset);
2353                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2354         }
2355 }
2356
2357 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2358                 unsigned long action,
2359                 void *hcpu)
2360 {
2361         int cpu = (long)hcpu;
2362         int ret = NOTIFY_OK;
2363
2364         switch (action) {
2365         case CPU_UP_PREPARE:
2366         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2367                 if (process_zones(cpu))
2368                         ret = NOTIFY_BAD;
2369                 break;
2370         case CPU_UP_CANCELED:
2371         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2372         case CPU_DEAD:
2373         case CPU_DEAD_FROZEN:
2374                 free_zone_pagesets(cpu);
2375                 break;
2376         default:
2377                 break;
2378         }
2379         return ret;
2380 }
2381
2382 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
2383         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
2384
2385 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
2386 {
2387         int err;
2388
2389         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
2390          * A cpuup callback will do this for every cpu
2391          * as it comes online
2392          */
2393         err = process_zones(smp_processor_id());
2394         BUG_ON(err);
2395         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
2396 }
2397
2398 #endif
2399
2400 static noinline __init_refok
2401 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
2402 {
2403         int i;
2404         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2405         size_t alloc_size;
2406
2407         /*
2408          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
2409          * per zone.
2410          */
2411         zone->wait_table_hash_nr_entries =
2412                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
2413         zone->wait_table_bits =
2414                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
2415         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
2416                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
2417
2418         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2419                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
2420                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
2421         } else {
2422                 /*
2423                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
2424                  * via memory hot-add.
2425                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
2426                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
2427                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
2428                  * node itself as well.
2429                  * To use this new node's memory, further consideration will be
2430                  * necessary.
2431                  */
2432                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
2433         }
2434         if (!zone->wait_table)
2435                 return -ENOMEM;
2436
2437         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
2438                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
2439
2440         return 0;
2441 }
2442
2443 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2444 {
2445         int cpu;
2446         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2447
2448         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2449 #ifdef CONFIG_NUMA
2450                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2451                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2452                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2453 #else
2454                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2455 #endif
2456         }
2457         if (zone->present_pages)
2458                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2459                         zone->name, zone->present_pages, batch);
2460 }
2461
2462 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2463                                         unsigned long zone_start_pfn,
2464                                         unsigned long size,
2465                                         enum memmap_context context)
2466 {
2467         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2468         int ret;
2469         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
2470         if (ret)
2471                 return ret;
2472         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2473
2474         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2475
2476         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2477
2478         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2479
2480         return 0;
2481 }
2482
2483 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2484 /*
2485  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
2486  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
2487  */
2488 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
2489 {
2490         int i;
2491
2492         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2493                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2494                         return i;
2495
2496         return -1;
2497 }
2498
2499 /*
2500  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2501  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardles of node
2502  */
2503 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2504 {
2505         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2506                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2507                         return index;
2508
2509         return -1;
2510 }
2511
2512 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2513 /*
2514  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2515  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2516  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2517  * alternative
2518  */
2519 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2520 {
2521         int i;
2522
2523         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2524                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2525                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2526
2527                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2528                         return early_node_map[i].nid;
2529         }
2530
2531         return 0;
2532 }
2533 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2534
2535 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2536 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2537         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2538                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2539
2540 /**
2541  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2542  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
2543  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
2544  *
2545  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2546  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2547  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2548  */
2549 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2550                                                 unsigned long max_low_pfn)
2551 {
2552         int i;
2553
2554         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2555                 unsigned long size_pages = 0;
2556                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2557
2558                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
2559                         continue;
2560
2561                 if (end_pfn > max_low_pfn)
2562                         end_pfn = max_low_pfn;
2563
2564                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
2565                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
2566                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
2567                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
2568         }
2569 }
2570
2571 /**
2572  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
2573  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
2574  *
2575  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2576  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2577  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
2578  */
2579 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
2580 {
2581         int i;
2582
2583         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2584                 memory_present(early_node_map[i].nid,
2585                                 early_node_map[i].start_pfn,
2586                                 early_node_map[i].end_pfn);
2587 }
2588
2589 /**
2590  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
2591  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
2592  * @start_pfn: The start pfn of the node
2593  * @end_pfn: The end pfn of the node
2594  *
2595  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
2596  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
2597  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
2598  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
2599  * be used later.
2600  */
2601 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2602 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2603                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
2604 {
2605         printk(KERN_DEBUG "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
2606                         nid, start_pfn, end_pfn);
2607
2608         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
2609         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2610                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
2611
2612         /* Update the boundaries */
2613         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
2614                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
2615         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
2616                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
2617 }
2618
2619 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
2620 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
2621                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2622 {
2623         printk(KERN_DEBUG "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
2624                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
2625
2626         /* Return if boundary information has not been provided */
2627         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2628                 return;
2629
2630         /* Check the boundaries and update if necessary */
2631         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
2632                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
2633         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
2634                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
2635 }
2636 #else
2637 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2638                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
2639
2640 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
2641                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
2642 #endif
2643
2644
2645 /**
2646  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
2647  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
2648  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
2649  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
2650  *
2651  * It returns the start and end page frame of a node based on information
2652  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
2653  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
2654  * PFNs will be 0.
2655  */
2656 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
2657                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2658 {
2659         int i;
2660         *start_pfn = -1UL;
2661         *end_pfn = 0;
2662
2663         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2664                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
2665                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2666         }
2667
2668         if (*start_pfn == -1UL) {
2669                 printk(KERN_WARNING "Node %u active with no memory\n", nid);
2670                 *start_pfn = 0;
2671         }
2672
2673         /* Push the node boundaries out if requested */
2674         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
2675 }
2676
2677 /*
2678  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
2679  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
2680  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
2681  */
2682 void __init find_usable_zone_for_movable(void)
2683 {
2684         int zone_index;
2685         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
2686                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
2687                         continue;
2688
2689                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
2690                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
2691                         break;
2692         }
2693
2694         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
2695         movable_zone = zone_index;
2696 }
2697
2698 /*
2699  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
2700  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
2701  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
2702  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
2703  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
2704  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
2705  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
2706  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
2707  */
2708 void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
2709                                         unsigned long zone_type,
2710                                         unsigned long node_start_pfn,
2711                                         unsigned long node_end_pfn,
2712                                         unsigned long *zone_start_pfn,
2713                                         unsigned long *zone_end_pfn)
2714 {
2715         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
2716         if (zone_movable_pfn[nid]) {
2717                 /* Size ZONE_MOVABLE */
2718                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
2719                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
2720                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
2721                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
2722
2723                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
2724                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
2725                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
2726                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
2727
2728                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
2729                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
2730                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
2731         }
2732 }
2733
2734 /*
2735  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
2736  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
2737  */
2738 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2739                                         unsigned long zone_type,
2740                                         unsigned long *ignored)
2741 {
2742         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2743         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2744
2745         /* Get the start and end of the node and zone */
2746         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2747         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
2748         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
2749         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
2750                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
2751                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
2752
2753         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
2754         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
2755                 return 0;
2756
2757         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
2758         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
2759         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
2760
2761         /* Return the spanned pages */
2762         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
2763 }
2764
2765 /*
2766  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
2767  * then all holes in the requested range will be accounted for.
2768  */
2769 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
2770                                 unsigned long range_start_pfn,
2771                                 unsigned long range_end_pfn)
2772 {
2773         int i = 0;
2774         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
2775         unsigned long start_pfn;
2776
2777         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
2778         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
2779         if (i == -1)
2780                 return 0;
2781
2782         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
2783
2784         /* Account for ranges before physical memory on this node */
2785         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
2786                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
2787
2788         /* Find all holes for the zone within the node */
2789         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
2790
2791                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
2792                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
2793                         break;
2794
2795                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
2796                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
2797                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
2798
2799                 /* Update the hole size cound and move on */
2800                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
2801                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
2802                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
2803                 }
2804                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2805         }
2806
2807         /* Account for ranges past physical memory on this node */
2808         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
2809                 hole_pages += range_end_pfn -
2810                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
2811
2812         return hole_pages;
2813 }
2814
2815 /**
2816  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
2817  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
2818  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
2819  *
2820  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
2821  */
2822 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
2823                                                         unsigned long end_pfn)
2824 {
2825         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
2826 }
2827
2828 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
2829 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
2830                                         unsigned long zone_type,
2831                                         unsigned long *ignored)
2832 {
2833         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2834         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2835
2836         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2837         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
2838                                                         node_start_pfn);
2839         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
2840                                                         node_end_pfn);
2841
2842         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
2843                         node_start_pfn, node_end_pfn,
2844                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
2845         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
2846 }
2847
2848 #else
2849 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2850                                         unsigned long zone_type,
2851                                         unsigned long *zones_size)
2852 {
2853         return zones_size[zone_type];
2854 }
2855
2856 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
2857                                                 unsigned long zone_type,
2858                                                 unsigned long *zholes_size)
2859 {
2860         if (!zholes_size)
2861                 return 0;
2862
2863         return zholes_size[zone_type];
2864 }
2865
2866 #endif
2867
2868 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
2869                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2870 {
2871         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
2872         enum zone_type i;
2873
2874         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2875                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2876                                                                 zones_size);
2877         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
2878
2879         realtotalpages = totalpages;
2880         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2881                 realtotalpages -=
2882                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
2883                                                                 zholes_size);
2884         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
2885         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
2886                                                         realtotalpages);
2887 }
2888
2889 /*
2890  * Set up the zone data structures:
2891  *   - mark all pages reserved
2892  *   - mark all memory queues empty
2893  *   - clear the memory bitmaps
2894  */
2895 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2896                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2897 {
2898         enum zone_type j;
2899         int nid = pgdat->node_id;
2900         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2901         int ret;
2902
2903         pgdat_resize_init(pgdat);
2904         pgdat->nr_zones = 0;
2905         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2906         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2907         
2908         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2909                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2910                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
2911
2912                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
2913                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
2914                                                                 zholes_size);
2915
2916                 /*
2917                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
2918                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
2919                  * and per-cpu initialisations
2920                  */
2921                 memmap_pages = (size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
2922                 if (realsize >= memmap_pages) {
2923                         realsize -= memmap_pages;
2924                         printk(KERN_DEBUG
2925                                 "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
2926                                 zone_names[j], memmap_pages);
2927                 } else
2928                         printk(KERN_WARNING
2929                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
2930                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
2931
2932                 /* Account for reserved pages */
2933                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
2934                         realsize -= dma_reserve;
2935                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
2936                                         zone_names[0], dma_reserve);
2937                 }
2938
2939                 if (!is_highmem_idx(j))
2940                         nr_kernel_pages += realsize;
2941                 nr_all_pages += realsize;
2942
2943                 zone->spanned_pages = size;
2944                 zone->present_pages = realsize;
2945 #ifdef CONFIG_NUMA
2946                 zone->node = nid;
2947                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2948                                                 / 100;
2949                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2950 #endif
2951                 zone->name = zone_names[j];
2952                 spin_lock_init(&zone->lock);
2953                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2954                 zone_seqlock_init(zone);
2955                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2956
2957                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2958
2959                 zone_pcp_init(zone);
2960                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2961                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2962                 zone->nr_scan_active = 0;
2963                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2964                 zap_zone_vm_stats(zone);
2965                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2966                 if (!size)
2967                         continue;
2968
2969                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
2970                                                 size, MEMMAP_EARLY);
2971                 BUG_ON(ret);
2972                 zone_start_pfn += size;
2973         }
2974 }
2975
2976 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2977 {
2978         /* Skip empty nodes */
2979         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2980                 return;
2981
2982 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2983         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2984         if (!pgdat->node_mem_map) {
2985                 unsigned long size, start, end;
2986                 struct page *map;
2987
2988                 /*
2989                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2990                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2991                  * for the buddy allocator to function correctly.
2992                  */
2993                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2994                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2995                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2996                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2997                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2998                 if (!map)
2999                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3000                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3001         }
3002 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3003         /*
3004          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3005          */
3006         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3007                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3008 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3009                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3010                         mem_map -= pgdat->node_start_pfn;
3011 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3012         }
3013 #endif
3014 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3015 }
3016
3017 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
3018                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
3019                 unsigned long *zholes_size)
3020 {
3021         pgdat->node_id = nid;
3022         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3023         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3024
3025         alloc_node_mem_map(pgdat);
3026
3027         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3028 }
3029
3030 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3031
3032 #if MAX_NUMNODES > 1
3033 /*
3034  * Figure out the number of possible node ids.
3035  */
3036 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3037 {
3038         unsigned int node;
3039         unsigned int highest = 0;
3040
3041         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3042                 highest = node;
3043         nr_node_ids = highest + 1;
3044 }
3045 #else
3046 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3047 {
3048 }
3049 #endif
3050
3051 /**
3052  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3053  * @nid: The node ID the range resides on
3054  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3055  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3056  *
3057  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3058  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3059  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3060  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3061  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3062  */
3063 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3064                                                 unsigned long end_pfn)
3065 {
3066         int i;
3067
3068         printk(KERN_DEBUG "Entering add_active_range(%d, %lu, %lu) "
3069                           "%d entries of %d used\n",
3070                           nid, start_pfn, end_pfn,
3071                           nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3072
3073         /* Merge with existing active regions if possible */
3074         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3075                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3076                         continue;
3077
3078                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3079                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3080                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3081                         return;
3082
3083                 /* Merge forward if suitable */
3084                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3085                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3086                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3087                         return;
3088                 }
3089
3090                 /* Merge backward if suitable */
3091                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3092                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3093                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3094                         return;
3095                 }
3096         }
3097
3098         /* Check that early_node_map is large enough */
3099         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3100                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3101                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3102                 return;
3103         }
3104
3105         early_node_map[i].nid = nid;
3106         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3107         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3108         nr_nodemap_entries = i + 1;
3109 }
3110
3111 /**
3112  * shrink_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3113  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3114  * @old_end_pfn: The old end PFN of the range
3115  * @new_end_pfn: The new PFN of the range
3116  *
3117  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3118  * The map is kept at the end physical page range that has already been
3119  * registered with add_active_range(). This function allows an arch to shrink
3120  * an existing registered range.
3121  */
3122 void __init shrink_active_range(unsigned int nid, unsigned long old_end_pfn,
3123                                                 unsigned long new_end_pfn)
3124 {
3125         int i;
3126
3127         /* Find the old active region end and shrink */
3128         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3129                 if (early_node_map[i].end_pfn == old_end_pfn) {
3130                         early_node_map[i].end_pfn = new_end_pfn;
3131                         break;
3132                 }
3133 }
3134
3135 /**
3136  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3137  *
3138  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3139  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3140  * all currently registered regions.
3141  */
3142 void __init remove_all_active_ranges(void)
3143 {
3144         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3145         nr_nodemap_entries = 0;
3146 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3147         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
3148         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
3149 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
3150 }
3151
3152 /* Compare two active node_active_regions */
3153 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3154 {
3155         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3156         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3157
3158         /* Done this way to avoid overflows */
3159         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
3160                 return 1;
3161         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
3162                 return -1;
3163
3164         return 0;
3165 }
3166
3167 /* sort the node_map by start_pfn */
3168 static void __init sort_node_map(void)
3169 {
3170         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
3171                         sizeof(struct node_active_region),
3172                         cmp_node_active_region, NULL);
3173 }
3174
3175 /* Find the lowest pfn for a node */
3176 unsigned long __init find_min_pfn_for_node(unsigned long nid)
3177 {
3178         int i;
3179         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
3180
3181         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
3182         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3183                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3184
3185         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
3186                 printk(KERN_WARNING
3187                         "Could not find start_pfn for node %lu\n", nid);
3188                 return 0;
3189         }
3190
3191         return min_pfn;
3192 }
3193
3194 /**
3195  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
3196  *
3197  * It returns the minimum PFN based on information provided via
3198  * add_active_range().
3199  */
3200 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
3201 {
3202         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
3203 }
3204
3205 /**
3206  * find_max_pfn_with_active_regions - Find the maximum PFN registered
3207  *
3208  * It returns the maximum PFN based on information provided via
3209  * add_active_range().
3210  */
3211 unsigned long __init find_max_pfn_with_active_regions(void)
3212 {
3213         int i;
3214         unsigned long max_pfn = 0;
3215
3216         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3217                 max_pfn = max(max_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3218
3219         return max_pfn;
3220 }
3221
3222 unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
3223 {
3224         int i;
3225         unsigned long totalpages = 0;
3226
3227         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3228                 totalpages += early_node_map[i].end_pfn -
3229                                                 early_node_map[i].start_pfn;
3230
3231         return totalpages;
3232 }
3233
3234 /*
3235  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
3236  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
3237  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
3238  * others
3239  */
3240 void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
3241 {
3242         int i, nid;
3243         unsigned long usable_startpfn;
3244         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
3245         int usable_nodes = num_online_nodes();
3246
3247         /*
3248          * If movablecore was specified, calculate what size of
3249          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
3250          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
3251          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
3252          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
3253          * what movablecore would have allowed.
3254          */
3255         if (required_movablecore) {
3256                 unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
3257                 unsigned long corepages;
3258
3259                 /*
3260                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
3261                  * was requested by the user
3262                  */
3263                 required_movablecore =
3264                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3265                 corepages = totalpages - required_movablecore;
3266
3267                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
3268         }
3269
3270         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
3271         if (!required_kernelcore)
3272                 return;
3273
3274         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
3275         find_usable_zone_for_movable();
3276         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
3277
3278 restart:
3279         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
3280         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3281         for_each_online_node(nid) {
3282                 /*
3283                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
3284                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
3285                  * amount of memory for the kernel
3286                  */
3287                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
3288                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
3289
3290                 /*
3291                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
3292                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
3293                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
3294                  */
3295                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
3296
3297                 /* Go through each range of PFNs within this node */
3298                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3299                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3300                         unsigned long size_pages;
3301
3302                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
3303                                                 zone_movable_pfn[nid]);
3304                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3305                         if (start_pfn >= end_pfn)
3306                                 continue;
3307
3308                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
3309                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
3310                                 unsigned long kernel_pages;
3311                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
3312                                                                 - start_pfn;
3313
3314                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
3315                                                         kernelcore_remaining);
3316                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
3317                                                         required_kernelcore);
3318
3319                                 /* Continue if range is now fully accounted */
3320                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
3321
3322                                         /*
3323                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
3324                                          * that if we have to rebalance
3325                                          * kernelcore across nodes, we will
3326                                          * not double account here
3327                                          */
3328                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
3329                                         continue;
3330                                 }
3331                                 start_pfn = usable_startpfn;
3332                         }
3333
3334                         /*
3335                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
3336                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
3337                          * number of pages used as kernelcore
3338                          */
3339                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
3340                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
3341                                 size_pages = kernelcore_remaining;
3342                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
3343
3344                         /*
3345                          * Some kernelcore has been met, update counts and
3346                          * break if the kernelcore for this node has been
3347                          * satisified
3348                          */