Choose pages from the per-cpu list based on migration type
[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  * Array of node states.
51  */
52 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
53         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
54         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
55 #ifndef CONFIG_NUMA
56         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
57 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
58         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
59 #endif
60         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
61 #endif  /* NUMA */
62 };
63 EXPORT_SYMBOL(node_states);
64
65 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
66 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
67 long nr_swap_pages;
68 int percpu_pagelist_fraction;
69
70 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
71
72 /*
73  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
74  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
75  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
76  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
77  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
78  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
79  *
80  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
81  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
82  */
83 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
84 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
85          256,
86 #endif
87 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
88          256,
89 #endif
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91          32,
92 #endif
93          32,
94 };
95
96 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
97
98 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
100          "DMA",
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
103          "DMA32",
104 #endif
105          "Normal",
106 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
107          "HighMem",
108 #endif
109          "Movable",
110 };
111
112 int min_free_kbytes = 1024;
113
114 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
115 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
116 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
117
118 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
119   /*
120    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maxmimum number of distinct
121    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
122    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
123    * so the number of times add_active_range() can be called is
124    * related to the number of nodes and the number of holes
125    */
126   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
127     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
128     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
129   #else
130     #if MAX_NUMNODES >= 32
131       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
132       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
133     #else
134       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
135       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
136     #endif
137   #endif
138
139   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
140   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
141   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
142   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
143 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
144   static unsigned long __meminitdata node_boundary_start_pfn[MAX_NUMNODES];
145   static unsigned long __meminitdata node_boundary_end_pfn[MAX_NUMNODES];
146 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
147   unsigned long __initdata required_kernelcore;
148   unsigned long __initdata required_movablecore;
149   unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
150
151   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
152   int movable_zone;
153   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
154 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
155
156 #if MAX_NUMNODES > 1
157 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
158 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
159 #endif
160
161 static inline int get_pageblock_migratetype(struct page *page)
162 {
163         return get_pageblock_flags_group(page, PB_migrate, PB_migrate_end);
164 }
165
166 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
167 {
168         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
169                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
170 }
171
172 static inline int gfpflags_to_migratetype(gfp_t gfp_flags)
173 {
174         return ((gfp_flags & __GFP_MOVABLE) != 0);
175 }
176
177 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
178 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
179 {
180         int ret = 0;
181         unsigned seq;
182         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
183
184         do {
185                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
186                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
187                         ret = 1;
188                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
189                         ret = 1;
190         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
191
192         return ret;
193 }
194
195 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
196 {
197         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
198                 return 0;
199         if (zone != page_zone(page))
200                 return 0;
201
202         return 1;
203 }
204 /*
205  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
206  */
207 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
208 {
209         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
210                 return 1;
211         if (!page_is_consistent(zone, page))
212                 return 1;
213
214         return 0;
215 }
216 #else
217 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
218 {
219         return 0;
220 }
221 #endif
222
223 static void bad_page(struct page *page)
224 {
225         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
226                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
227                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
228                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
229                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
230                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
231                 page_mapcount(page), page_count(page));
232         dump_stack();
233         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
234                         1 << PG_private |
235                         1 << PG_locked  |
236                         1 << PG_active  |
237                         1 << PG_dirty   |
238                         1 << PG_reclaim |
239                         1 << PG_slab    |
240                         1 << PG_swapcache |
241                         1 << PG_writeback |
242                         1 << PG_buddy );
243         set_page_count(page, 0);
244         reset_page_mapcount(page);
245         page->mapping = NULL;
246         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
247 }
248
249 /*
250  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
251  *
252  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
253  *
254  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
255  *
256  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
257  * the head page (even the head page has this).
258  *
259  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
260  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
261  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
262  */
263
264 static void free_compound_page(struct page *page)
265 {
266         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
267 }
268
269 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
270 {
271         int i;
272         int nr_pages = 1 << order;
273
274         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
275         set_compound_order(page, order);
276         __SetPageHead(page);
277         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
278                 struct page *p = page + i;
279
280                 __SetPageTail(p);
281                 p->first_page = page;
282         }
283 }
284
285 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
286 {
287         int i;
288         int nr_pages = 1 << order;
289
290         if (unlikely(compound_order(page) != order))
291                 bad_page(page);
292
293         if (unlikely(!PageHead(page)))
294                         bad_page(page);
295         __ClearPageHead(page);
296         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
297                 struct page *p = page + i;
298
299                 if (unlikely(!PageTail(p) |
300                                 (p->first_page != page)))
301                         bad_page(page);
302                 __ClearPageTail(p);
303         }
304 }
305
306 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
307 {
308         int i;
309
310         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
311         /*
312          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
313          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
314          */
315         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
316         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
317                 clear_highpage(page + i);
318 }
319
320 /*
321  * function for dealing with page's order in buddy system.
322  * zone->lock is already acquired when we use these.
323  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
324  */
325 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
326 {
327         return page_private(page);
328 }
329
330 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
331 {
332         set_page_private(page, order);
333         __SetPageBuddy(page);
334 }
335
336 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
337 {
338         __ClearPageBuddy(page);
339         set_page_private(page, 0);
340 }
341
342 /*
343  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
344  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
345  *
346  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
347  * the following equation:
348  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
349  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
350  * 1 buddy is #10:
351  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
352  *
353  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
354  * satisfies the following equation:
355  *     P = B & ~(1 << O)
356  *
357  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
358  */
359 static inline struct page *
360 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
361 {
362         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
363
364         return page + (buddy_idx - page_idx);
365 }
366
367 static inline unsigned long
368 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
369 {
370         return (page_idx & ~(1 << order));
371 }
372
373 /*
374  * This function checks whether a page is free && is the buddy
375  * we can do coalesce a page and its buddy if
376  * (a) the buddy is not in a hole &&
377  * (b) the buddy is in the buddy system &&
378  * (c) a page and its buddy have the same order &&
379  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
380  *
381  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
382  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
383  *
384  * For recording page's order, we use page_private(page).
385  */
386 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
387                                                                 int order)
388 {
389         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
390                 return 0;
391
392         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
393                 return 0;
394
395         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
396                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
397                 return 1;
398         }
399         return 0;
400 }
401
402 /*
403  * Freeing function for a buddy system allocator.
404  *
405  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
406  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
407  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
408  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
409  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
410  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
411  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
412  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
413  * parts of the VM system.
414  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
415  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
416  * order is recorded in page_private(page) field.
417  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
418  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
419  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
420  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
421  * triggers coalescing into a block of larger size.            
422  *
423  * -- wli
424  */
425
426 static inline void __free_one_page(struct page *page,
427                 struct zone *zone, unsigned int order)
428 {
429         unsigned long page_idx;
430         int order_size = 1 << order;
431         int migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
432
433         if (unlikely(PageCompound(page)))
434                 destroy_compound_page(page, order);
435
436         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
437
438         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
439         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
440
441         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, order_size);
442         while (order < MAX_ORDER-1) {
443                 unsigned long combined_idx;
444                 struct page *buddy;
445
446                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
447                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
448                         break;          /* Move the buddy up one level. */
449
450                 list_del(&buddy->lru);
451                 zone->free_area[order].nr_free--;
452                 rmv_page_order(buddy);
453                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
454                 page = page + (combined_idx - page_idx);
455                 page_idx = combined_idx;
456                 order++;
457         }
458         set_page_order(page, order);
459         list_add(&page->lru,
460                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
461         zone->free_area[order].nr_free++;
462 }
463
464 static inline int free_pages_check(struct page *page)
465 {
466         if (unlikely(page_mapcount(page) |
467                 (page->mapping != NULL)  |
468                 (page_count(page) != 0)  |
469                 (page->flags & (
470                         1 << PG_lru     |
471                         1 << PG_private |
472                         1 << PG_locked  |
473                         1 << PG_active  |
474                         1 << PG_slab    |
475                         1 << PG_swapcache |
476                         1 << PG_writeback |
477                         1 << PG_reserved |
478                         1 << PG_buddy ))))
479                 bad_page(page);
480         if (PageDirty(page))
481                 __ClearPageDirty(page);
482         /*
483          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
484          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
485          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
486          */
487         return PageReserved(page);
488 }
489
490 /*
491  * Frees a list of pages. 
492  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
493  * count is the number of pages to free.
494  *
495  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
496  * see if this freeing clears that state.
497  *
498  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
499  * pinned" detection logic.
500  */
501 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
502                                         struct list_head *list, int order)
503 {
504         spin_lock(&zone->lock);
505         zone->all_unreclaimable = 0;
506         zone->pages_scanned = 0;
507         while (count--) {
508                 struct page *page;
509
510                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
511                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
512                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
513                 list_del(&page->lru);
514                 __free_one_page(page, zone, order);
515         }
516         spin_unlock(&zone->lock);
517 }
518
519 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
520 {
521         spin_lock(&zone->lock);
522         zone->all_unreclaimable = 0;
523         zone->pages_scanned = 0;
524         __free_one_page(page, zone, order);
525         spin_unlock(&zone->lock);
526 }
527
528 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
529 {
530         unsigned long flags;
531         int i;
532         int reserved = 0;
533
534         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
535                 reserved += free_pages_check(page + i);
536         if (reserved)
537                 return;
538
539         if (!PageHighMem(page))
540                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
541         arch_free_page(page, order);
542         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
543
544         local_irq_save(flags);
545         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
546         free_one_page(page_zone(page), page, order);
547         local_irq_restore(flags);
548 }
549
550 /*
551  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
552  */
553 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
554 {
555         if (order == 0) {
556                 __ClearPageReserved(page);
557                 set_page_count(page, 0);
558                 set_page_refcounted(page);
559                 __free_page(page);
560         } else {
561                 int loop;
562
563                 prefetchw(page);
564                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
565                         struct page *p = &page[loop];
566
567                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
568                                 prefetchw(p + 1);
569                         __ClearPageReserved(p);
570                         set_page_count(p, 0);
571                 }
572
573                 set_page_refcounted(page);
574                 __free_pages(page, order);
575         }
576 }
577
578
579 /*
580  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
581  * Please do not alter this order without good reasons and regression
582  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
583  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
584  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
585  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
586  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
587  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
588  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
589  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
590  *
591  * -- wli
592  */
593 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
594         int low, int high, struct free_area *area,
595         int migratetype)
596 {
597         unsigned long size = 1 << high;
598
599         while (high > low) {
600                 area--;
601                 high--;
602                 size >>= 1;
603                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
604                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
605                 area->nr_free++;
606                 set_page_order(&page[size], high);
607         }
608 }
609
610 /*
611  * This page is about to be returned from the page allocator
612  */
613 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
614 {
615         if (unlikely(page_mapcount(page) |
616                 (page->mapping != NULL)  |
617                 (page_count(page) != 0)  |
618                 (page->flags & (
619                         1 << PG_lru     |
620                         1 << PG_private |
621                         1 << PG_locked  |
622                         1 << PG_active  |
623                         1 << PG_dirty   |
624                         1 << PG_slab    |
625                         1 << PG_swapcache |
626                         1 << PG_writeback |
627                         1 << PG_reserved |
628                         1 << PG_buddy ))))
629                 bad_page(page);
630
631         /*
632          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
633          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
634          */
635         if (PageReserved(page))
636                 return 1;
637
638         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error | 1 << PG_readahead |
639                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
640                         1 << PG_owner_priv_1 | 1 << PG_mappedtodisk);
641         set_page_private(page, 0);
642         set_page_refcounted(page);
643
644         arch_alloc_page(page, order);
645         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
646
647         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
648                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
649
650         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
651                 prep_compound_page(page, order);
652
653         return 0;
654 }
655
656 /*
657  * This array describes the order lists are fallen back to when
658  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
659  */
660 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
661         [MIGRATE_UNMOVABLE] = { MIGRATE_MOVABLE   },
662         [MIGRATE_MOVABLE]   = { MIGRATE_UNMOVABLE },
663 };
664
665 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
666 static struct page *__rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order,
667                                                 int start_migratetype)
668 {
669         struct free_area * area;
670         int current_order;
671         struct page *page;
672         int migratetype, i;
673
674         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
675         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
676                                                 --current_order) {
677                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
678                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
679
680                         area = &(zone->free_area[current_order]);
681                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
682                                 continue;
683
684                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
685                                         struct page, lru);
686                         area->nr_free--;
687
688                         /*
689                          * If breaking a large block of pages, place the buddies
690                          * on the preferred allocation list
691                          */
692                         if (unlikely(current_order >= MAX_ORDER / 2))
693                                 migratetype = start_migratetype;
694
695                         /* Remove the page from the freelists */
696                         list_del(&page->lru);
697                         rmv_page_order(page);
698                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
699                                                         -(1UL << order));
700
701                         if (current_order == MAX_ORDER - 1)
702                                 set_pageblock_migratetype(page,
703                                                         start_migratetype);
704
705                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
706                         return page;
707                 }
708         }
709
710         return NULL;
711 }
712
713 /* 
714  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
715  * Call me with the zone->lock already held.
716  */
717 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
718                                                 int migratetype)
719 {
720         struct free_area * area;
721         unsigned int current_order;
722         struct page *page;
723
724         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
725         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
726                 area = &(zone->free_area[current_order]);
727                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
728                         continue;
729
730                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
731                                                         struct page, lru);
732                 list_del(&page->lru);
733                 rmv_page_order(page);
734                 area->nr_free--;
735                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, - (1UL << order));
736                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
737                 goto got_page;
738         }
739
740         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
741
742 got_page:
743
744         return page;
745 }
746
747 /* 
748  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
749  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
750  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
751  */
752 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
753                         unsigned long count, struct list_head *list,
754                         int migratetype)
755 {
756         int i;
757         
758         spin_lock(&zone->lock);
759         for (i = 0; i < count; ++i) {
760                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
761                 if (unlikely(page == NULL))
762                         break;
763                 list_add(&page->lru, list);
764                 set_page_private(page, migratetype);
765         }
766         spin_unlock(&zone->lock);
767         return i;
768 }
769
770 #ifdef CONFIG_NUMA
771 /*
772  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
773  * currently executing processor on remote nodes after they have
774  * expired.
775  *
776  * Note that this function must be called with the thread pinned to
777  * a single processor.
778  */
779 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
780 {
781         unsigned long flags;
782         int to_drain;
783
784         local_irq_save(flags);
785         if (pcp->count >= pcp->batch)
786                 to_drain = pcp->batch;
787         else
788                 to_drain = pcp->count;
789         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
790         pcp->count -= to_drain;
791         local_irq_restore(flags);
792 }
793 #endif
794
795 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
796 {
797         unsigned long flags;
798         struct zone *zone;
799         int i;
800
801         for_each_zone(zone) {
802                 struct per_cpu_pageset *pset;
803
804                 if (!populated_zone(zone))
805                         continue;
806
807                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
808                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
809                         struct per_cpu_pages *pcp;
810
811                         pcp = &pset->pcp[i];
812                         local_irq_save(flags);
813                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
814                         pcp->count = 0;
815                         local_irq_restore(flags);
816                 }
817         }
818 }
819
820 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
821
822 void mark_free_pages(struct zone *zone)
823 {
824         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
825         unsigned long flags;
826         int order, t;
827         struct list_head *curr;
828
829         if (!zone->spanned_pages)
830                 return;
831
832         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
833
834         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
835         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
836                 if (pfn_valid(pfn)) {
837                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
838
839                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
840                                 swsusp_unset_page_free(page);
841                 }
842
843         for_each_migratetype_order(order, t) {
844                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
845                         unsigned long i;
846
847                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
848                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
849                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
850                 }
851         }
852         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
853 }
854
855 /*
856  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
857  */
858 void drain_local_pages(void)
859 {
860         unsigned long flags;
861
862         local_irq_save(flags);  
863         __drain_pages(smp_processor_id());
864         local_irq_restore(flags);       
865 }
866 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
867
868 /*
869  * Free a 0-order page
870  */
871 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
872 {
873         struct zone *zone = page_zone(page);
874         struct per_cpu_pages *pcp;
875         unsigned long flags;
876
877         if (PageAnon(page))
878                 page->mapping = NULL;
879         if (free_pages_check(page))
880                 return;
881
882         if (!PageHighMem(page))
883                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
884         arch_free_page(page, 0);
885         kernel_map_pages(page, 1, 0);
886
887         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
888         local_irq_save(flags);
889         __count_vm_event(PGFREE);
890         list_add(&page->lru, &pcp->list);
891         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
892         pcp->count++;
893         if (pcp->count >= pcp->high) {
894                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
895                 pcp->count -= pcp->batch;
896         }
897         local_irq_restore(flags);
898         put_cpu();
899 }
900
901 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
902 {
903         free_hot_cold_page(page, 0);
904 }
905         
906 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
907 {
908         free_hot_cold_page(page, 1);
909 }
910
911 /*
912  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
913  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
914  * Each sub-page must be freed individually.
915  *
916  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
917  * Please consult with lkml before using this in your driver.
918  */
919 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
920 {
921         int i;
922
923         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
924         VM_BUG_ON(!page_count(page));
925         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
926                 set_page_refcounted(page + i);
927 }
928
929 /*
930  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
931  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
932  * or two.
933  */
934 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
935                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
936 {
937         unsigned long flags;
938         struct page *page;
939         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
940         int cpu;
941         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_flags);
942
943 again:
944         cpu  = get_cpu();
945         if (likely(order == 0)) {
946                 struct per_cpu_pages *pcp;
947
948                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
949                 local_irq_save(flags);
950                 if (!pcp->count) {
951                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
952                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
953                         if (unlikely(!pcp->count))
954                                 goto failed;
955                 }
956                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
957                 list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru) {
958                         if (page_private(page) == migratetype) {
959                                 list_del(&page->lru);
960                                 pcp->count--;
961                                 break;
962                         }
963                 }
964
965                 /*
966                  * Check if a page of the appropriate migrate type
967                  * was found. If not, allocate more to the pcp list
968                  */
969                 if (&page->lru == &pcp->list) {
970                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
971                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
972                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
973                         VM_BUG_ON(page_private(page) != migratetype);
974                         list_del(&page->lru);
975                         pcp->count--;
976                 }
977         } else {
978                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
979                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
980                 spin_unlock(&zone->lock);
981                 if (!page)
982                         goto failed;
983         }
984
985         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
986         zone_statistics(zonelist, zone);
987         local_irq_restore(flags);
988         put_cpu();
989
990         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
991         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
992                 goto again;
993         return page;
994
995 failed:
996         local_irq_restore(flags);
997         put_cpu();
998         return NULL;
999 }
1000
1001 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
1002 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
1003 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
1004 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
1005 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1006 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1007 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1008
1009 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1010
1011 static struct fail_page_alloc_attr {
1012         struct fault_attr attr;
1013
1014         u32 ignore_gfp_highmem;
1015         u32 ignore_gfp_wait;
1016         u32 min_order;
1017
1018 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1019
1020         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1021         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1022         struct dentry *min_order_file;
1023
1024 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1025
1026 } fail_page_alloc = {
1027         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1028         .ignore_gfp_wait = 1,
1029         .ignore_gfp_highmem = 1,
1030         .min_order = 1,
1031 };
1032
1033 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1034 {
1035         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1036 }
1037 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1038
1039 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1040 {
1041         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1042                 return 0;
1043         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1044                 return 0;
1045         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1046                 return 0;
1047         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1048                 return 0;
1049
1050         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1051 }
1052
1053 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1054
1055 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1056 {
1057         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1058         struct dentry *dir;
1059         int err;
1060
1061         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1062                                        "fail_page_alloc");
1063         if (err)
1064                 return err;
1065         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1066
1067         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1068                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1069                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1070
1071         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1072                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1073                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1074         fail_page_alloc.min_order_file =
1075                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1076                                    &fail_page_alloc.min_order);
1077
1078         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1079             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1080             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1081                 err = -ENOMEM;
1082                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1083                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1084                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1085                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1086         }
1087
1088         return err;
1089 }
1090
1091 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1092
1093 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1094
1095 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1096
1097 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1098 {
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1103
1104 /*
1105  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1106  * of the allocation.
1107  */
1108 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1109                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1110 {
1111         /* free_pages my go negative - that's OK */
1112         long min = mark;
1113         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1114         int o;
1115
1116         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1117                 min -= min / 2;
1118         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1119                 min -= min / 4;
1120
1121         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1122                 return 0;
1123         for (o = 0; o < order; o++) {
1124                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1125                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1126
1127                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1128                 min >>= 1;
1129
1130                 if (free_pages <= min)
1131                         return 0;
1132         }
1133         return 1;
1134 }
1135
1136 #ifdef CONFIG_NUMA
1137 /*
1138  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1139  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1140  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1141  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1142  * that have to skip over alot of full or unallowed zones.
1143  *
1144  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1145  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1146  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1147  *
1148  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1149  * nothing and returns NULL.
1150  *
1151  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1152  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1153  *
1154  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1155  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1156  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1157  * quickly as we can.
1158  */
1159 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1160 {
1161         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1162         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1163
1164         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1165         if (!zlc)
1166                 return NULL;
1167
1168         if (jiffies - zlc->last_full_zap > 1 * HZ) {
1169                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1170                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1171         }
1172
1173         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1174                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1175                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1176         return allowednodes;
1177 }
1178
1179 /*
1180  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1181  * if it is worth looking at further for free memory:
1182  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1183  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1184  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1185  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1186  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1187  * else return false (zero) if it is not.
1188  *
1189  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1190  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1191  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1192  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1193  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1194  * into the second scan of the zonelist.
1195  *
1196  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1197  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1198  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1199  * unturned looking for a free page.
1200  */
1201 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zone **z,
1202                                                 nodemask_t *allowednodes)
1203 {
1204         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1205         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1206         int n;                          /* node that zone *z is on */
1207
1208         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1209         if (!zlc)
1210                 return 1;
1211
1212         i = z - zonelist->zones;
1213         n = zlc->z_to_n[i];
1214
1215         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1216         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1221  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1222  * from that zone don't waste time re-examining it.
1223  */
1224 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zone **z)
1225 {
1226         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1227         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1228
1229         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1230         if (!zlc)
1231                 return;
1232
1233         i = z - zonelist->zones;
1234
1235         set_bit(i, zlc->fullzones);
1236 }
1237
1238 #else   /* CONFIG_NUMA */
1239
1240 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1241 {
1242         return NULL;
1243 }
1244
1245 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zone **z,
1246                                 nodemask_t *allowednodes)
1247 {
1248         return 1;
1249 }
1250
1251 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zone **z)
1252 {
1253 }
1254 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1255
1256 /*
1257  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1258  * a page.
1259  */
1260 static struct page *
1261 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1262                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1263 {
1264         struct zone **z;
1265         struct page *page = NULL;
1266         int classzone_idx = zone_idx(zonelist->zones[0]);
1267         struct zone *zone;
1268         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1269         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1270         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1271         enum zone_type highest_zoneidx = -1; /* Gets set for policy zonelists */
1272
1273 zonelist_scan:
1274         /*
1275          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1276          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1277          */
1278         z = zonelist->zones;
1279
1280         do {
1281                 /*
1282                  * In NUMA, this could be a policy zonelist which contains
1283                  * zones that may not be allowed by the current gfp_mask.
1284                  * Check the zone is allowed by the current flags
1285                  */
1286                 if (unlikely(alloc_should_filter_zonelist(zonelist))) {
1287                         if (highest_zoneidx == -1)
1288                                 highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1289                         if (zone_idx(*z) > highest_zoneidx)
1290                                 continue;
1291                 }
1292
1293                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1294                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1295                                 continue;
1296                 zone = *z;
1297                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1298                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1299                                 goto try_next_zone;
1300
1301                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1302                         unsigned long mark;
1303                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
1304                                 mark = zone->pages_min;
1305                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
1306                                 mark = zone->pages_low;
1307                         else
1308                                 mark = zone->pages_high;
1309                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1310                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1311                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1312                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1313                                         goto this_zone_full;
1314                         }
1315                 }
1316
1317                 page = buffered_rmqueue(zonelist, zone, order, gfp_mask);
1318                 if (page)
1319                         break;
1320 this_zone_full:
1321                 if (NUMA_BUILD)
1322                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1323 try_next_zone:
1324                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup) {
1325                         /* we do zlc_setup after the first zone is tried */
1326                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1327                         zlc_active = 1;
1328                         did_zlc_setup = 1;
1329                 }
1330         } while (*(++z) != NULL);
1331
1332         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1333                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1334                 zlc_active = 0;
1335                 goto zonelist_scan;
1336         }
1337         return page;
1338 }
1339
1340 /*
1341  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1342  */
1343 struct page * fastcall
1344 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1345                 struct zonelist *zonelist)
1346 {
1347         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1348         struct zone **z;
1349         struct page *page;
1350         struct reclaim_state reclaim_state;
1351         struct task_struct *p = current;
1352         int do_retry;
1353         int alloc_flags;
1354         int did_some_progress;
1355
1356         might_sleep_if(wait);
1357
1358         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1359                 return NULL;
1360
1361 restart:
1362         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
1363
1364         if (unlikely(*z == NULL)) {
1365                 /*
1366                  * Happens if we have an empty zonelist as a result of
1367                  * GFP_THISNODE being used on a memoryless node
1368                  */
1369                 return NULL;
1370         }
1371
1372         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1373                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
1374         if (page)
1375                 goto got_pg;
1376
1377         /*
1378          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1379          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1380          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1381          * using a larger set of nodes after it has established that the
1382          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1383          * over allocated.
1384          */
1385         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1386                 goto nopage;
1387
1388         for (z = zonelist->zones; *z; z++)
1389                 wakeup_kswapd(*z, order);
1390
1391         /*
1392          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1393          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1394          * to how we want to proceed.
1395          *
1396          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1397          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1398          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1399          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1400          */
1401         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
1402         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
1403                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1404         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
1405                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
1406         if (wait)
1407                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
1408
1409         /*
1410          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
1411          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
1412          *
1413          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
1414          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1415          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1416          */
1417         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
1418         if (page)
1419                 goto got_pg;
1420
1421         /* This allocation should allow future memory freeing. */
1422
1423 rebalance:
1424         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
1425                         && !in_interrupt()) {
1426                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1427 nofail_alloc:
1428                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1429                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1430                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1431                         if (page)
1432                                 goto got_pg;
1433                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1434                                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1435                                 goto nofail_alloc;
1436                         }
1437                 }
1438                 goto nopage;
1439         }
1440
1441         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1442         if (!wait)
1443                 goto nopage;
1444
1445         cond_resched();
1446
1447         /* We now go into synchronous reclaim */
1448         cpuset_memory_pressure_bump();
1449         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1450         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1451         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1452
1453         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, order, gfp_mask);
1454
1455         p->reclaim_state = NULL;
1456         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1457
1458         cond_resched();
1459
1460         if (likely(did_some_progress)) {
1461                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1462                                                 zonelist, alloc_flags);
1463                 if (page)
1464                         goto got_pg;
1465         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1466                 /*
1467                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1468                  * very high watermark here, this is only to catch
1469                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1470                  * under heavy pressure.
1471                  */
1472                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1473                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1474                 if (page)
1475                         goto got_pg;
1476
1477                 /* The OOM killer will not help higher order allocs so fail */
1478                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1479                         goto nopage;
1480
1481                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1482                 goto restart;
1483         }
1484
1485         /*
1486          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1487          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1488          *
1489          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1490          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1491          */
1492         do_retry = 0;
1493         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1494                 if ((order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
1495                                                 (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1496                         do_retry = 1;
1497                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1498                         do_retry = 1;
1499         }
1500         if (do_retry) {
1501                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1502                 goto rebalance;
1503         }
1504
1505 nopage:
1506         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1507                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1508                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1509                         p->comm, order, gfp_mask);
1510                 dump_stack();
1511                 show_mem();
1512         }
1513 got_pg:
1514         return page;
1515 }
1516
1517 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1518
1519 /*
1520  * Common helper functions.
1521  */
1522 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1523 {
1524         struct page * page;
1525         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1526         if (!page)
1527                 return 0;
1528         return (unsigned long) page_address(page);
1529 }
1530
1531 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1532
1533 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1534 {
1535         struct page * page;
1536
1537         /*
1538          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1539          * a highmem page
1540          */
1541         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1542
1543         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1544         if (page)
1545                 return (unsigned long) page_address(page);
1546         return 0;
1547 }
1548
1549 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1550
1551 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1552 {
1553         int i = pagevec_count(pvec);
1554
1555         while (--i >= 0)
1556                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1557 }
1558
1559 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1560 {
1561         if (put_page_testzero(page)) {
1562                 if (order == 0)
1563                         free_hot_page(page);
1564                 else
1565                         __free_pages_ok(page, order);
1566         }
1567 }
1568
1569 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1570
1571 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1572 {
1573         if (addr != 0) {
1574                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1575                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1576         }
1577 }
1578
1579 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1580
1581 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1582 {
1583         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1584         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1585         unsigned int sum = 0;
1586
1587         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1588         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1589         struct zone *zone;
1590
1591         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1592                 unsigned long size = zone->present_pages;
1593                 unsigned long high = zone->pages_high;
1594                 if (size > high)
1595                         sum += size - high;
1596         }
1597
1598         return sum;
1599 }
1600
1601 /*
1602  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1603  */
1604 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1605 {
1606         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1607 }
1608 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
1609
1610 /*
1611  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1612  */
1613 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1614 {
1615         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
1616 }
1617
1618 static inline void show_node(struct zone *zone)
1619 {
1620         if (NUMA_BUILD)
1621                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
1622 }
1623
1624 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1625 {
1626         val->totalram = totalram_pages;
1627         val->sharedram = 0;
1628         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
1629         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1630         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1631         val->freehigh = nr_free_highpages();
1632         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1633 }
1634
1635 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1636
1637 #ifdef CONFIG_NUMA
1638 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1639 {
1640         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1641
1642         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1643         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
1644 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1645         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1646         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
1647                         NR_FREE_PAGES);
1648 #else
1649         val->totalhigh = 0;
1650         val->freehigh = 0;
1651 #endif
1652         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1653 }
1654 #endif
1655
1656 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1657
1658 /*
1659  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1660  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1661  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1662  */
1663 void show_free_areas(void)
1664 {
1665         int cpu;
1666         struct zone *zone;
1667
1668         for_each_zone(zone) {
1669                 if (!populated_zone(zone))
1670                         continue;
1671
1672                 show_node(zone);
1673                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
1674
1675                 for_each_online_cpu(cpu) {
1676                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1677
1678                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1679
1680                         printk("CPU %4d: Hot: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d   "
1681                                "Cold: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
1682                                cpu, pageset->pcp[0].high,
1683                                pageset->pcp[0].batch, pageset->pcp[0].count,
1684                                pageset->pcp[1].high, pageset->pcp[1].batch,
1685                                pageset->pcp[1].count);
1686                 }
1687         }
1688
1689         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
1690                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
1691                 global_page_state(NR_ACTIVE),
1692                 global_page_state(NR_INACTIVE),
1693                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1694                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1695                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1696                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
1697                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
1698                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
1699                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1700                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
1701                 global_page_state(NR_BOUNCE));
1702
1703         for_each_zone(zone) {
1704                 int i;
1705
1706                 if (!populated_zone(zone))
1707                         continue;
1708
1709                 show_node(zone);
1710                 printk("%s"
1711                         " free:%lukB"
1712                         " min:%lukB"
1713                         " low:%lukB"
1714                         " high:%lukB"
1715                         " active:%lukB"
1716                         " inactive:%lukB"
1717                         " present:%lukB"
1718                         " pages_scanned:%lu"
1719                         " all_unreclaimable? %s"
1720                         "\n",
1721                         zone->name,
1722                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
1723                         K(zone->pages_min),
1724                         K(zone->pages_low),
1725                         K(zone->pages_high),
1726                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE)),
1727                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE)),
1728                         K(zone->present_pages),
1729                         zone->pages_scanned,
1730                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1731                         );
1732                 printk("lowmem_reserve[]:");
1733                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1734                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1735                 printk("\n");
1736         }
1737
1738         for_each_zone(zone) {
1739                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1740
1741                 if (!populated_zone(zone))
1742                         continue;
1743
1744                 show_node(zone);
1745                 printk("%s: ", zone->name);
1746
1747                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1748                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1749                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1750                         total += nr[order] << order;
1751                 }
1752                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1753                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1754                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1755                 printk("= %lukB\n", K(total));
1756         }
1757
1758         show_swap_cache_info();
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Builds allocation fallback zone lists.
1763  *
1764  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1765  */
1766 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
1767                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1768 {
1769         struct zone *zone;
1770
1771         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1772         zone_type++;
1773
1774         do {
1775                 zone_type--;
1776                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1777                 if (populated_zone(zone)) {
1778                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1779                         check_highest_zone(zone_type);
1780                 }
1781
1782         } while (zone_type);
1783         return nr_zones;
1784 }
1785
1786
1787 /*
1788  *  zonelist_order:
1789  *  0 = automatic detection of better ordering.
1790  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
1791  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
1792  *
1793  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
1794  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
1795  */
1796 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
1797 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
1798 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
1799
1800 /* zonelist order in the kernel.
1801  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
1802  */
1803 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1804 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
1805
1806
1807 #ifdef CONFIG_NUMA
1808 /* The value user specified ....changed by config */
1809 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1810 /* string for sysctl */
1811 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1812 char numa_zonelist_order[16] = "default";
1813
1814 /*
1815  * interface for configure zonelist ordering.
1816  * command line option "numa_zonelist_order"
1817  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
1818  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
1819  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
1820  */
1821
1822 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
1823 {
1824         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
1825                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
1826         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
1827                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
1828         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
1829                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
1830         } else {
1831                 printk(KERN_WARNING
1832                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
1833                         "%s\n", s);
1834                 return -EINVAL;
1835         }
1836         return 0;
1837 }
1838
1839 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
1840 {
1841         if (s)
1842                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
1843         return 0;
1844 }
1845 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
1846
1847 /*
1848  * sysctl handler for numa_zonelist_order
1849  */
1850 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
1851                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
1852                 loff_t *ppos)
1853 {
1854         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
1855         int ret;
1856
1857         if (write)
1858                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
1859                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
1860         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
1861         if (ret)
1862                 return ret;
1863         if (write) {
1864                 int oldval = user_zonelist_order;
1865                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
1866                         /*
1867                          * bogus value.  restore saved string
1868                          */
1869                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
1870                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
1871                         user_zonelist_order = oldval;
1872                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
1873                         build_all_zonelists();
1874         }
1875         return 0;
1876 }
1877
1878
1879 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1880 static int node_load[MAX_NUMNODES];
1881
1882 /**
1883  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1884  * @node: node whose fallback list we're appending
1885  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1886  *
1887  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1888  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1889  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1890  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1891  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1892  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1893  * on them otherwise.
1894  * It returns -1 if no node is found.
1895  */
1896 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1897 {
1898         int n, val;
1899         int min_val = INT_MAX;
1900         int best_node = -1;
1901
1902         /* Use the local node if we haven't already */
1903         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1904                 node_set(node, *used_node_mask);
1905                 return node;
1906         }
1907
1908         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
1909                 cpumask_t tmp;
1910
1911                 /* Don't want a node to appear more than once */
1912                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1913                         continue;
1914
1915                 /* Use the distance array to find the distance */
1916                 val = node_distance(node, n);
1917
1918                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1919                 val += (n < node);
1920
1921                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1922                 tmp = node_to_cpumask(n);
1923                 if (!cpus_empty(tmp))
1924                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1925
1926                 /* Slight preference for less loaded node */
1927                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1928                 val += node_load[n];
1929
1930                 if (val < min_val) {
1931                         min_val = val;
1932                         best_node = n;
1933                 }
1934         }
1935
1936         if (best_node >= 0)
1937                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1938
1939         return best_node;
1940 }
1941
1942
1943 /*
1944  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
1945  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
1946  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
1947  */
1948 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
1949 {
1950         enum zone_type i;
1951         int j;
1952         struct zonelist *zonelist;
1953
1954         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1955                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1956                 for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++)
1957                         ;
1958                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1959                 zonelist->zones[j] = NULL;
1960         }
1961 }
1962
1963 /*
1964  * Build gfp_thisnode zonelists
1965  */
1966 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1967 {
1968         enum zone_type i;
1969         int j;
1970         struct zonelist *zonelist;
1971
1972         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1973                 zonelist = pgdat->node_zonelists + MAX_NR_ZONES + i;
1974                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
1975                 zonelist->zones[j] = NULL;
1976         }
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
1981  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
1982  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
1983  * may still exist in local DMA zone.
1984  */
1985 static int node_order[MAX_NUMNODES];
1986
1987 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
1988 {
1989         enum zone_type i;
1990         int pos, j, node;
1991         int zone_type;          /* needs to be signed */
1992         struct zone *z;
1993         struct zonelist *zonelist;
1994
1995         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1996                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1997                 pos = 0;
1998                 for (zone_type = i; zone_type >= 0; zone_type--) {
1999                         for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2000                                 node = node_order[j];
2001                                 z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2002                                 if (populated_zone(z)) {
2003                                         zonelist->zones[pos++] = z;
2004                                         check_highest_zone(zone_type);
2005                                 }
2006                         }
2007                 }
2008                 zonelist->zones[pos] = NULL;
2009         }
2010 }
2011
2012 static int default_zonelist_order(void)
2013 {
2014         int nid, zone_type;
2015         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2016         struct zone *z;
2017         int average_size;
2018         /*
2019          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2020          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2021          * into OOM very easily.
2022          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2023          */
2024         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2025         low_kmem_size = 0;
2026         total_size = 0;
2027         for_each_online_node(nid) {
2028                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2029                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2030                         if (populated_zone(z)) {
2031                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2032                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2033                                 total_size += z->present_pages;
2034                         }
2035                 }
2036         }
2037         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2038             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2039                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2040         /*
2041          * look into each node's config.
2042          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2043          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2044          */
2045         average_size = total_size /
2046                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2047         for_each_online_node(nid) {
2048                 low_kmem_size = 0;
2049                 total_size = 0;
2050                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2051                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2052                         if (populated_zone(z)) {
2053                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2054                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2055                                 total_size += z->present_pages;
2056                         }
2057                 }
2058                 if (low_kmem_size &&
2059                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2060                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2061                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2062         }
2063         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2064 }
2065
2066 static void set_zonelist_order(void)
2067 {
2068         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2069                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2070         else
2071                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2072 }
2073
2074 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2075 {
2076         int j, node, load;
2077         enum zone_type i;
2078         nodemask_t used_mask;
2079         int local_node, prev_node;
2080         struct zonelist *zonelist;
2081         int order = current_zonelist_order;
2082
2083         /* initialize zonelists */
2084         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2085                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2086                 zonelist->zones[0] = NULL;
2087         }
2088
2089         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2090         local_node = pgdat->node_id;
2091         load = num_online_nodes();
2092         prev_node = local_node;
2093         nodes_clear(used_mask);
2094
2095         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2096         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2097         j = 0;
2098
2099         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2100                 int distance = node_distance(local_node, node);
2101
2102                 /*
2103                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2104                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2105                  */
2106                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2107                         zone_reclaim_mode = 1;
2108
2109                 /*
2110                  * We don't want to pressure a particular node.
2111                  * So adding penalty to the first node in same
2112                  * distance group to make it round-robin.
2113                  */
2114                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2115                         node_load[node] = load;
2116
2117                 prev_node = node;
2118                 load--;
2119                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2120                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2121                 else
2122                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2123         }
2124
2125         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2126                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2127                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2128         }
2129
2130         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2131 }
2132
2133 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2134 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2135 {
2136         int i;
2137
2138         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2139                 struct zonelist *zonelist;
2140                 struct zonelist_cache *zlc;
2141                 struct zone **z;
2142
2143                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2144                 zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2145                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2146                 for (z = zonelist->zones; *z; z++)
2147                         zlc->z_to_n[z - zonelist->zones] = zone_to_nid(*z);
2148         }
2149 }
2150
2151
2152 #else   /* CONFIG_NUMA */
2153
2154 static void set_zonelist_order(void)
2155 {
2156         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2157 }
2158
2159 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2160 {
2161         int node, local_node;
2162         enum zone_type i,j;
2163
2164         local_node = pgdat->node_id;
2165         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2166                 struct zonelist *zonelist;
2167
2168                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2169
2170                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
2171                 /*
2172                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2173                  * of all the other nodes.
2174                  * We don't want to pressure a particular node, so when
2175                  * building the zones for node N, we make sure that the
2176                  * zones coming right after the local ones are those from
2177                  * node N+1 (modulo N)
2178                  */
2179                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2180                         if (!node_online(node))
2181                                 continue;
2182                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
2183                 }
2184                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
2185                         if (!node_online(node))
2186                                 continue;
2187                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
2188                 }
2189
2190                 zonelist->zones[j] = NULL;
2191         }
2192 }
2193
2194 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2195 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2196 {
2197         int i;
2198
2199         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2200                 pgdat->node_zonelists[i].zlcache_ptr = NULL;
2201 }
2202
2203 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2204
2205 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
2206 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2207 {
2208         int nid;
2209
2210         for_each_online_node(nid) {
2211                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2212
2213                 build_zonelists(pgdat);
2214                 build_zonelist_cache(pgdat);
2215         }
2216         return 0;
2217 }
2218
2219 void build_all_zonelists(void)
2220 {
2221         set_zonelist_order();
2222
2223         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2224                 __build_all_zonelists(NULL);
2225                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2226         } else {
2227                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
2228                    of zonelist */
2229                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
2230                 /* cpuset refresh routine should be here */
2231         }
2232         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2233         printk("Built %i zonelists in %s order.  Total pages: %ld\n",
2234                         num_online_nodes(),
2235                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2236                         vm_total_pages);
2237 #ifdef CONFIG_NUMA
2238         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2239 #endif
2240 }
2241
2242 /*
2243  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2244  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2245  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2246  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2247  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2248  * conservative, even though it seems large.
2249  *
2250  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2251  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2252  */
2253 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2254
2255 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2256 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2257 {
2258         unsigned long size = 1;
2259
2260         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2261
2262         while (size < pages)
2263                 size <<= 1;
2264
2265         /*
2266          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2267          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2268          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2269          */
2270         size = min(size, 4096UL);
2271
2272         return max(size, 4UL);
2273 }
2274 #else
2275 /*
2276  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2277  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2278  *
2279  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2280  *
2281  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2282  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2283  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2284  *
2285  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2286  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2287  *
2288  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2289  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2290  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2291  */
2292 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2293 {
2294         return 4096UL;
2295 }
2296 #endif
2297
2298 /*
2299  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2300  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2301  * hash function before the remainder is taken.
2302  */
2303 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2304 {
2305         return ffz(~size);
2306 }
2307
2308 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2309
2310 /*
2311  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2312  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2313  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2314  */
2315 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2316                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2317 {
2318         struct page *page;
2319         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2320         unsigned long pfn;
2321
2322         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2323                 /*
2324                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2325                  * handed to this function.  They do not
2326                  * exist on hotplugged memory.
2327                  */
2328                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2329                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2330                                 continue;
2331                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2332                                 continue;
2333                 }
2334                 page = pfn_to_page(pfn);
2335                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2336                 init_page_count(page);
2337                 reset_page_mapcount(page);
2338                 SetPageReserved(page);
2339
2340                 /*
2341                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2342                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2343                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2344                  * the address space during boot when many long-lived
2345                  * kernel allocations are made
2346                  */
2347                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2348
2349                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2350 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2351                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2352                 if (!is_highmem_idx(zone))
2353                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2354 #endif
2355         }
2356 }
2357
2358 static void __meminit zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat,
2359                                 struct zone *zone, unsigned long size)
2360 {
2361         int order, t;
2362         for_each_migratetype_order(order, t) {
2363                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2364                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2365         }
2366 }
2367
2368 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2369 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2370         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2371 #endif
2372
2373 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
2374 {
2375         int batch;
2376
2377         /*
2378          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2379          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2380          *
2381          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2382          */
2383         batch = zone->present_pages / 1024;
2384         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2385                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2386         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2387         if (batch < 1)
2388                 batch = 1;
2389
2390         /*
2391          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2392          * of 2 value was found to be more likely to have
2393          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2394          *
2395          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2396          * batches of pages, one task can end up with a lot
2397          * of pages of one half of the possible page colors
2398          * and the other with pages of the other colors.
2399          */
2400         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
2401
2402         return batch;
2403 }
2404
2405 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2406 {
2407         struct per_cpu_pages *pcp;
2408
2409         memset(p, 0, sizeof(*p));
2410
2411         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
2412         pcp->count = 0;
2413         pcp->high = 6 * batch;
2414         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2415         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2416
2417         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
2418         pcp->count = 0;
2419         pcp->high = 2 * batch;
2420         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
2421         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2422 }
2423
2424 /*
2425  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2426  * to the value high for the pageset p.
2427  */
2428
2429 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2430                                 unsigned long high)
2431 {
2432         struct per_cpu_pages *pcp;
2433
2434         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
2435         pcp->high = high;
2436         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2437         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2438                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2439 }
2440
2441
2442 #ifdef CONFIG_NUMA
2443 /*
2444  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2445  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2446  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2447  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2448  * with interrupts disabled.
2449  *
2450  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2451  *
2452  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2453  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2454  * hotplugged processors.
2455  *
2456  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2457  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2458  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2459  */
2460 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2461
2462 /*
2463  * Dynamically allocate memory for the
2464  * per cpu pageset array in struct zone.
2465  */
2466 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2467 {
2468         struct zone *zone, *dzone;
2469         int node = cpu_to_node(cpu);
2470
2471         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2472
2473         for_each_zone(zone) {
2474
2475                 if (!populated_zone(zone))
2476                         continue;
2477
2478                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2479                                          GFP_KERNEL, node);
2480                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2481                         goto bad;
2482
2483                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2484
2485                 if (percpu_pagelist_fraction)
2486                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2487                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2488         }
2489
2490         return 0;
2491 bad:
2492         for_each_zone(dzone) {
2493                 if (!populated_zone(dzone))
2494                         continue;
2495                 if (dzone == zone)
2496                         break;
2497                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2498                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2499         }
2500         return -ENOMEM;
2501 }
2502
2503 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2504 {
2505         struct zone *zone;
2506
2507         for_each_zone(zone) {
2508                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
2509
2510                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
2511                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
2512                         kfree(pset);
2513                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
2514         }
2515 }
2516
2517 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2518                 unsigned long action,
2519                 void *hcpu)
2520 {
2521         int cpu = (long)hcpu;
2522         int ret = NOTIFY_OK;
2523
2524         switch (action) {
2525         case CPU_UP_PREPARE:
2526         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2527                 if (process_zones(cpu))
2528                         ret = NOTIFY_BAD;
2529                 break;
2530         case CPU_UP_CANCELED:
2531         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2532         case CPU_DEAD:
2533         case CPU_DEAD_FROZEN:
2534                 free_zone_pagesets(cpu);
2535                 break;
2536         default:
2537                 break;
2538         }
2539         return ret;
2540 }
2541
2542 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
2543         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
2544
2545 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
2546 {
2547         int err;
2548
2549         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
2550          * A cpuup callback will do this for every cpu
2551          * as it comes online
2552          */
2553         err = process_zones(smp_processor_id());
2554         BUG_ON(err);
2555         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
2556 }
2557
2558 #endif
2559
2560 static noinline __init_refok
2561 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
2562 {
2563         int i;
2564         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2565         size_t alloc_size;
2566
2567         /*
2568          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
2569          * per zone.
2570          */
2571         zone->wait_table_hash_nr_entries =
2572                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
2573         zone->wait_table_bits =
2574                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
2575         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
2576                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
2577
2578         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2579                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
2580                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
2581         } else {
2582                 /*
2583                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
2584                  * via memory hot-add.
2585                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
2586                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
2587                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
2588                  * node itself as well.
2589                  * To use this new node's memory, further consideration will be
2590                  * necessary.
2591                  */
2592                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
2593         }
2594         if (!zone->wait_table)
2595                 return -ENOMEM;
2596
2597         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
2598                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
2599
2600         return 0;
2601 }
2602
2603 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2604 {
2605         int cpu;
2606         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2607
2608         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2609 #ifdef CONFIG_NUMA
2610                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2611                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2612                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2613 #else
2614                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2615 #endif
2616         }
2617         if (zone->present_pages)
2618                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2619                         zone->name, zone->present_pages, batch);
2620 }
2621
2622 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2623                                         unsigned long zone_start_pfn,
2624                                         unsigned long size,
2625                                         enum memmap_context context)
2626 {
2627         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2628         int ret;
2629         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
2630         if (ret)
2631                 return ret;
2632         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2633
2634         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2635
2636         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2637
2638         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2639
2640         return 0;
2641 }
2642
2643 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
2644 /*
2645  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
2646  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
2647  */
2648 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
2649 {
2650         int i;
2651
2652         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
2653                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
2654                         return i;
2655
2656         return -1;
2657 }
2658
2659 /*
2660  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
2661  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardles of node
2662  */
2663 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
2664 {
2665         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
2666                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
2667                         return index;
2668
2669         return -1;
2670 }
2671
2672 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
2673 /*
2674  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
2675  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
2676  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
2677  * alternative
2678  */
2679 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2680 {
2681         int i;
2682
2683         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
2684                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
2685                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2686
2687                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
2688                         return early_node_map[i].nid;
2689         }
2690
2691         return 0;
2692 }
2693 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
2694
2695 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
2696 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
2697         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
2698                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
2699
2700 /**
2701  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
2702  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
2703  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
2704  *
2705  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2706  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2707  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
2708  */
2709 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
2710                                                 unsigned long max_low_pfn)
2711 {
2712         int i;
2713
2714         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2715                 unsigned long size_pages = 0;
2716                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2717
2718                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
2719                         continue;
2720
2721                 if (end_pfn > max_low_pfn)
2722                         end_pfn = max_low_pfn;
2723
2724                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
2725                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
2726                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
2727                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
2728         }
2729 }
2730
2731 /**
2732  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
2733  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
2734  *
2735  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
2736  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
2737  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
2738  */
2739 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
2740 {
2741         int i;
2742
2743         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
2744                 memory_present(early_node_map[i].nid,
2745                                 early_node_map[i].start_pfn,
2746                                 early_node_map[i].end_pfn);
2747 }
2748
2749 /**
2750  * push_node_boundaries - Push node boundaries to at least the requested boundary
2751  * @nid: The nid of the node to push the boundary for
2752  * @start_pfn: The start pfn of the node
2753  * @end_pfn: The end pfn of the node
2754  *
2755  * In reserve-based hot-add, mem_map is allocated that is unused until hotadd
2756  * time. Specifically, on x86_64, SRAT will report ranges that can potentially
2757  * be hotplugged even though no physical memory exists. This function allows
2758  * an arch to push out the node boundaries so mem_map is allocated that can
2759  * be used later.
2760  */
2761 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
2762 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2763                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
2764 {
2765         printk(KERN_DEBUG "Entering push_node_boundaries(%u, %lu, %lu)\n",
2766                         nid, start_pfn, end_pfn);
2767
2768         /* Initialise the boundary for this node if necessary */
2769         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2770                 node_boundary_start_pfn[nid] = -1UL;
2771
2772         /* Update the boundaries */
2773         if (node_boundary_start_pfn[nid] > start_pfn)
2774                 node_boundary_start_pfn[nid] = start_pfn;
2775         if (node_boundary_end_pfn[nid] < end_pfn)
2776                 node_boundary_end_pfn[nid] = end_pfn;
2777 }
2778
2779 /* If necessary, push the node boundary out for reserve hotadd */
2780 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
2781                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2782 {
2783         printk(KERN_DEBUG "Entering account_node_boundary(%u, %lu, %lu)\n",
2784                         nid, *start_pfn, *end_pfn);
2785
2786         /* Return if boundary information has not been provided */
2787         if (node_boundary_end_pfn[nid] == 0)
2788                 return;
2789
2790         /* Check the boundaries and update if necessary */
2791         if (node_boundary_start_pfn[nid] < *start_pfn)
2792                 *start_pfn = node_boundary_start_pfn[nid];
2793         if (node_boundary_end_pfn[nid] > *end_pfn)
2794                 *end_pfn = node_boundary_end_pfn[nid];
2795 }
2796 #else
2797 void __init push_node_boundaries(unsigned int nid,
2798                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) {}
2799
2800 static void __meminit account_node_boundary(unsigned int nid,
2801                 unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn) {}
2802 #endif
2803
2804
2805 /**
2806  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
2807  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
2808  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
2809  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
2810  *
2811  * It returns the start and end page frame of a node based on information
2812  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
2813  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
2814  * PFNs will be 0.
2815  */
2816 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
2817                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
2818 {
2819         int i;
2820         *start_pfn = -1UL;
2821         *end_pfn = 0;
2822
2823         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
2824                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
2825                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
2826         }
2827
2828         if (*start_pfn == -1UL)
2829                 *start_pfn = 0;
2830
2831         /* Push the node boundaries out if requested */
2832         account_node_boundary(nid, start_pfn, end_pfn);
2833 }
2834
2835 /*
2836  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
2837  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
2838  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
2839  */
2840 void __init find_usable_zone_for_movable(void)
2841 {
2842         int zone_index;
2843         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
2844                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
2845                         continue;
2846
2847                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
2848                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
2849                         break;
2850         }
2851
2852         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
2853         movable_zone = zone_index;
2854 }
2855
2856 /*
2857  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
2858  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
2859  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
2860  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
2861  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
2862  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
2863  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
2864  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
2865  */
2866 void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
2867                                         unsigned long zone_type,
2868                                         unsigned long node_start_pfn,
2869                                         unsigned long node_end_pfn,
2870                                         unsigned long *zone_start_pfn,
2871                                         unsigned long *zone_end_pfn)
2872 {
2873         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
2874         if (zone_movable_pfn[nid]) {
2875                 /* Size ZONE_MOVABLE */
2876                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
2877                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
2878                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
2879                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
2880
2881                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
2882                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
2883                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
2884                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
2885
2886                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
2887                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
2888                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
2889         }
2890 }
2891
2892 /*
2893  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
2894  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
2895  */
2896 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
2897                                         unsigned long zone_type,
2898                                         unsigned long *ignored)
2899 {
2900         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2901         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2902
2903         /* Get the start and end of the node and zone */
2904         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2905         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
2906         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
2907         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
2908                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
2909                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
2910
2911         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
2912         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
2913                 return 0;
2914
2915         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
2916         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
2917         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
2918
2919         /* Return the spanned pages */
2920         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
2921 }
2922
2923 /*
2924  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
2925  * then all holes in the requested range will be accounted for.
2926  */
2927 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
2928                                 unsigned long range_start_pfn,
2929                                 unsigned long range_end_pfn)
2930 {
2931         int i = 0;
2932         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
2933         unsigned long start_pfn;
2934
2935         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
2936         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
2937         if (i == -1)
2938                 return 0;
2939
2940         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
2941
2942         /* Account for ranges before physical memory on this node */
2943         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
2944                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
2945
2946         /* Find all holes for the zone within the node */
2947         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
2948
2949                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
2950                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
2951                         break;
2952
2953                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
2954                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
2955                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
2956
2957                 /* Update the hole size cound and move on */
2958                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
2959                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
2960                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
2961                 }
2962                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
2963         }
2964
2965         /* Account for ranges past physical memory on this node */
2966         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
2967                 hole_pages += range_end_pfn -
2968                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
2969
2970         return hole_pages;
2971 }
2972
2973 /**
2974  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
2975  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
2976  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
2977  *
2978  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
2979  */
2980 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
2981                                                         unsigned long end_pfn)
2982 {
2983         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
2984 }
2985
2986 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
2987 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
2988                                         unsigned long zone_type,
2989                                         unsigned long *ignored)
2990 {
2991         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
2992         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
2993
2994         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
2995         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
2996                                                         node_start_pfn);
2997         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
2998                                                         node_end_pfn);
2999
3000         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3001                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3002                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3003         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3004 }
3005
3006 #else
3007 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3008                                         unsigned long zone_type,
3009                                         unsigned long *zones_size)
3010 {
3011         return zones_size[zone_type];
3012 }
3013
3014 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3015                                                 unsigned long zone_type,
3016                                                 unsigned long *zholes_size)
3017 {
3018         if (!zholes_size)
3019                 return 0;
3020
3021         return zholes_size[zone_type];
3022 }
3023
3024 #endif
3025
3026 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3027                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3028 {
3029         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3030         enum zone_type i;
3031
3032         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3033                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3034                                                                 zones_size);
3035         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3036
3037         realtotalpages = totalpages;
3038         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3039                 realtotalpages -=
3040                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3041                                                                 zholes_size);
3042         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3043         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3044                                                         realtotalpages);
3045 }
3046
3047 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3048 /*
3049  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3050  * Start by making sure zonesize is a multiple of MAX_ORDER-1 by rounding up
3051  * Then figure 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per MAX_ORDER-1, finally
3052  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3053  * bytes.
3054  */
3055 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3056 {
3057         unsigned long usemapsize;
3058
3059         usemapsize = roundup(zonesize, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3060         usemapsize = usemapsize >> (MAX_ORDER-1);
3061         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3062         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3063
3064         return usemapsize / 8;
3065 }
3066
3067 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3068                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3069 {
3070         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3071         zone->pageblock_flags = NULL;
3072         if (usemapsize) {
3073                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3074                 memset(zone->pageblock_flags, 0, usemapsize);
3075         }
3076 }
3077 #else
3078 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3079                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3080 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3081
3082 /*
3083  * Set up the zone data structures:
3084  *   - mark all pages reserved
3085  *   - mark all memory queues empty
3086  *   - clear the memory bitmaps
3087  */
3088 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3089                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3090 {
3091         enum zone_type j;
3092         int nid = pgdat->node_id;
3093         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3094         int ret;
3095
3096         pgdat_resize_init(pgdat);
3097         pgdat->nr_zones = 0;
3098         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3099         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3100         
3101         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3102                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3103                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3104
3105                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3106                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3107                                                                 zholes_size);
3108
3109                 /*
3110                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3111                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3112                  * and per-cpu initialisations
3113                  */
3114                 memmap_pages = (size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3115                 if (realsize >= memmap_pages) {
3116                         realsize -= memmap_pages;
3117                         printk(KERN_DEBUG
3118                                 "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3119                                 zone_names[j], memmap_pages);
3120                 } else
3121                         printk(KERN_WARNING
3122                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3123                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3124
3125                 /* Account for reserved pages */
3126                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3127                         realsize -= dma_reserve;
3128                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3129                                         zone_names[0], dma_reserve);
3130                 }
3131
3132                 if (!is_highmem_idx(j))
3133                         nr_kernel_pages += realsize;
3134                 nr_all_pages += realsize;
3135
3136                 zone->spanned_pages = size;
3137                 zone->present_pages = realsize;
3138 #ifdef CONFIG_NUMA
3139                 zone->node = nid;
3140                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3141                                                 / 100;
3142                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3143 #endif
3144                 zone->name = zone_names[j];
3145                 spin_lock_init(&zone->lock);
3146                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
3147                 zone_seqlock_init(zone);
3148                 zone->zone_pgdat = pgdat;
3149
3150                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
3151
3152                 zone_pcp_init(zone);
3153                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
3154                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
3155                 zone->nr_scan_active = 0;
3156                 zone->nr_scan_inactive = 0;
3157                 zap_zone_vm_stats(zone);
3158                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
3159                 if (!size)
3160                         continue;
3161
3162                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
3163                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
3164                                                 size, MEMMAP_EARLY);
3165                 BUG_ON(ret);
3166                 zone_start_pfn += size;
3167         }
3168 }
3169
3170 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
3171 {
3172         /* Skip empty nodes */
3173         if (!pgdat->node_spanned_pages)
3174                 return;
3175
3176 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
3177         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
3178         if (!pgdat->node_mem_map) {
3179                 unsigned long size, start, end;
3180                 struct page *map;
3181
3182                 /*
3183                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
3184                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
3185                  * for the buddy allocator to function correctly.
3186                  */
3187                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
3188                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
3189                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
3190                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
3191                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
3192                 if (!map)
3193                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
3194                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
3195         }
3196 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
3197         /*
3198          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
3199          */
3200         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
3201                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
3202 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3203                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
3204                         mem_map -= pgdat->node_start_pfn;
3205 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
3206         }
3207 #endif
3208 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
3209 }
3210
3211 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
3212                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
3213                 unsigned long *zholes_size)
3214 {
3215         pgdat->node_id = nid;
3216         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
3217         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
3218
3219         alloc_node_mem_map(pgdat);
3220
3221         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
3222 }
3223
3224 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3225
3226 #if MAX_NUMNODES > 1
3227 /*
3228  * Figure out the number of possible node ids.
3229  */
3230 static void __init setup_nr_node_ids(void)
3231 {
3232         unsigned int node;
3233         unsigned int highest = 0;
3234
3235         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
3236                 highest = node;
3237         nr_node_ids = highest + 1;
3238 }
3239 #else
3240 static inline void setup_nr_node_ids(void)
3241 {
3242 }
3243 #endif
3244
3245 /**
3246  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
3247  * @nid: The node ID the range resides on
3248  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
3249  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
3250  *
3251  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
3252  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
3253  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
3254  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
3255  * the range being registered will be merged with existing ranges.
3256  */
3257 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
3258                                                 unsigned long end_pfn)
3259 {
3260         int i;
3261
3262         printk(KERN_DEBUG "Entering add_active_range(%d, %lu, %lu) "
3263                           "%d entries of %d used\n",
3264                           nid, start_pfn, end_pfn,
3265                           nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
3266
3267         /* Merge with existing active regions if possible */
3268         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3269                 if (early_node_map[i].nid != nid)
3270                         continue;
3271
3272                 /* Skip if an existing region covers this new one */
3273                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
3274                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
3275                         return;
3276
3277                 /* Merge forward if suitable */
3278                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
3279                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
3280                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3281                         return;
3282                 }
3283
3284                 /* Merge backward if suitable */
3285                 if (start_pfn < early_node_map[i].end_pfn &&
3286                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
3287                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3288                         return;
3289                 }
3290         }
3291
3292         /* Check that early_node_map is large enough */
3293         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
3294                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
3295                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
3296                 return;
3297         }
3298
3299         early_node_map[i].nid = nid;
3300         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
3301         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
3302         nr_nodemap_entries = i + 1;
3303 }
3304
3305 /**
3306  * shrink_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
3307  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
3308  * @old_end_pfn: The old end PFN of the range
3309  * @new_end_pfn: The new PFN of the range
3310  *
3311  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
3312  * The map is kept at the end physical page range that has already been
3313  * registered with add_active_range(). This function allows an arch to shrink
3314  * an existing registered range.
3315  */
3316 void __init shrink_active_range(unsigned int nid, unsigned long old_end_pfn,
3317                                                 unsigned long new_end_pfn)
3318 {
3319         int i;
3320
3321         /* Find the old active region end and shrink */
3322         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3323                 if (early_node_map[i].end_pfn == old_end_pfn) {
3324                         early_node_map[i].end_pfn = new_end_pfn;
3325                         break;
3326                 }
3327 }
3328
3329 /**
3330  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
3331  *
3332  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
3333  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
3334  * all currently registered regions.
3335  */
3336 void __init remove_all_active_ranges(void)
3337 {
3338         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
3339         nr_nodemap_entries = 0;
3340 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE
3341         memset(node_boundary_start_pfn, 0, sizeof(node_boundary_start_pfn));
3342         memset(node_boundary_end_pfn, 0, sizeof(node_boundary_end_pfn));
3343 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_RESERVE */
3344 }
3345
3346 /* Compare two active node_active_regions */
3347 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
3348 {
3349         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
3350         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
3351
3352        &