[PATCH] mm: VM_BUG_ON
[linux-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
41 #include <asm/tlbflush.h>
42 #include <asm/div64.h>
43 #include "internal.h"
44
45 /*
46  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
47  * initializer cleaner
48  */
49 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
50 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
51 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
52 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
53 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
54 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
55 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
56 long nr_swap_pages;
57 int percpu_pagelist_fraction;
58
59 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
60
61 /*
62  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
63  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
64  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
65  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
66  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
67  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
68  *
69  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
70  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
71  */
72 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
73
74 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
75
76 /*
77  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
78  * id is encoded in the upper bits of page->flags
79  */
80 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
81 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
82
83 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
84 int min_free_kbytes = 1024;
85
86 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
87 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
88
89 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
90 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
91 {
92         int ret = 0;
93         unsigned seq;
94         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
95
96         do {
97                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
98                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
99                         ret = 1;
100                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
101                         ret = 1;
102         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
103
104         return ret;
105 }
106
107 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
108 {
109 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
110         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
111                 return 0;
112 #endif
113         if (zone != page_zone(page))
114                 return 0;
115
116         return 1;
117 }
118 /*
119  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
120  */
121 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
122 {
123         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
124                 return 1;
125         if (!page_is_consistent(zone, page))
126                 return 1;
127
128         return 0;
129 }
130 #else
131 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
132 {
133         return 0;
134 }
135 #endif
136
137 static void bad_page(struct page *page)
138 {
139         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
140                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
141                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
142                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
143                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
144                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
145                 page_mapcount(page), page_count(page));
146         dump_stack();
147         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
148                         1 << PG_private |
149                         1 << PG_locked  |
150                         1 << PG_active  |
151                         1 << PG_dirty   |
152                         1 << PG_reclaim |
153                         1 << PG_slab    |
154                         1 << PG_swapcache |
155                         1 << PG_writeback |
156                         1 << PG_buddy );
157         set_page_count(page, 0);
158         reset_page_mapcount(page);
159         page->mapping = NULL;
160         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
161 }
162
163 /*
164  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
165  *
166  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
167  *
168  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
169  *
170  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
171  * the head page (even the head page has this).
172  *
173  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
174  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
175  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
176  */
177
178 static void free_compound_page(struct page *page)
179 {
180         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
181 }
182
183 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
184 {
185         int i;
186         int nr_pages = 1 << order;
187
188         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
189         page[1].lru.prev = (void *)order;
190         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
191                 struct page *p = page + i;
192
193                 __SetPageCompound(p);
194                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
195         }
196 }
197
198 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
199 {
200         int i;
201         int nr_pages = 1 << order;
202
203         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
204                 bad_page(page);
205
206         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
207                 struct page *p = page + i;
208
209                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
210                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
211                         bad_page(page);
212                 __ClearPageCompound(p);
213         }
214 }
215
216 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
217 {
218         int i;
219
220         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
221         /*
222          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
223          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
224          */
225         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
226         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
227                 clear_highpage(page + i);
228 }
229
230 /*
231  * function for dealing with page's order in buddy system.
232  * zone->lock is already acquired when we use these.
233  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
234  */
235 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
236 {
237         return page_private(page);
238 }
239
240 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
241 {
242         set_page_private(page, order);
243         __SetPageBuddy(page);
244 }
245
246 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
247 {
248         __ClearPageBuddy(page);
249         set_page_private(page, 0);
250 }
251
252 /*
253  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
254  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
255  *
256  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
257  * the following equation:
258  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
259  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
260  * 1 buddy is #10:
261  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
262  *
263  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
264  * satisfies the following equation:
265  *     P = B & ~(1 << O)
266  *
267  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
268  */
269 static inline struct page *
270 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
271 {
272         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
273
274         return page + (buddy_idx - page_idx);
275 }
276
277 static inline unsigned long
278 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
279 {
280         return (page_idx & ~(1 << order));
281 }
282
283 /*
284  * This function checks whether a page is free && is the buddy
285  * we can do coalesce a page and its buddy if
286  * (a) the buddy is not in a hole &&
287  * (b) the buddy is in the buddy system &&
288  * (c) a page and its buddy have the same order &&
289  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
290  *
291  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
292  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
293  *
294  * For recording page's order, we use page_private(page).
295  */
296 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
297                                                                 int order)
298 {
299 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
300         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
301                 return 0;
302 #endif
303
304         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
305                 return 0;
306
307         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
308                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
309                 return 1;
310         }
311         return 0;
312 }
313
314 /*
315  * Freeing function for a buddy system allocator.
316  *
317  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
318  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
319  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
320  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
321  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
322  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
323  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
324  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
325  * parts of the VM system.
326  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
327  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
328  * order is recorded in page_private(page) field.
329  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
330  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
331  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
332  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
333  * triggers coalescing into a block of larger size.            
334  *
335  * -- wli
336  */
337
338 static inline void __free_one_page(struct page *page,
339                 struct zone *zone, unsigned int order)
340 {
341         unsigned long page_idx;
342         int order_size = 1 << order;
343
344         if (unlikely(PageCompound(page)))
345                 destroy_compound_page(page, order);
346
347         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
348
349         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
350         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
351
352         zone->free_pages += order_size;
353         while (order < MAX_ORDER-1) {
354                 unsigned long combined_idx;
355                 struct free_area *area;
356                 struct page *buddy;
357
358                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
359                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
360                         break;          /* Move the buddy up one level. */
361
362                 list_del(&buddy->lru);
363                 area = zone->free_area + order;
364                 area->nr_free--;
365                 rmv_page_order(buddy);
366                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
367                 page = page + (combined_idx - page_idx);
368                 page_idx = combined_idx;
369                 order++;
370         }
371         set_page_order(page, order);
372         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
373         zone->free_area[order].nr_free++;
374 }
375
376 static inline int free_pages_check(struct page *page)
377 {
378         if (unlikely(page_mapcount(page) |
379                 (page->mapping != NULL)  |
380                 (page_count(page) != 0)  |
381                 (page->flags & (
382                         1 << PG_lru     |
383                         1 << PG_private |
384                         1 << PG_locked  |
385                         1 << PG_active  |
386                         1 << PG_reclaim |
387                         1 << PG_slab    |
388                         1 << PG_swapcache |
389                         1 << PG_writeback |
390                         1 << PG_reserved |
391                         1 << PG_buddy ))))
392                 bad_page(page);
393         if (PageDirty(page))
394                 __ClearPageDirty(page);
395         /*
396          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
397          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
398          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
399          */
400         return PageReserved(page);
401 }
402
403 /*
404  * Frees a list of pages. 
405  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
406  * count is the number of pages to free.
407  *
408  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
409  * see if this freeing clears that state.
410  *
411  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
412  * pinned" detection logic.
413  */
414 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
415                                         struct list_head *list, int order)
416 {
417         spin_lock(&zone->lock);
418         zone->all_unreclaimable = 0;
419         zone->pages_scanned = 0;
420         while (count--) {
421                 struct page *page;
422
423                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
424                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
425                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
426                 list_del(&page->lru);
427                 __free_one_page(page, zone, order);
428         }
429         spin_unlock(&zone->lock);
430 }
431
432 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
433 {
434         LIST_HEAD(list);
435         list_add(&page->lru, &list);
436         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
437 }
438
439 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
440 {
441         unsigned long flags;
442         int i;
443         int reserved = 0;
444
445         arch_free_page(page, order);
446         if (!PageHighMem(page))
447                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
448                                            PAGE_SIZE<<order);
449
450         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
451                 reserved += free_pages_check(page + i);
452         if (reserved)
453                 return;
454
455         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
456         local_irq_save(flags);
457         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
458         free_one_page(page_zone(page), page, order);
459         local_irq_restore(flags);
460 }
461
462 /*
463  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
464  */
465 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
466 {
467         if (order == 0) {
468                 __ClearPageReserved(page);
469                 set_page_count(page, 0);
470                 set_page_refcounted(page);
471                 __free_page(page);
472         } else {
473                 int loop;
474
475                 prefetchw(page);
476                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
477                         struct page *p = &page[loop];
478
479                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
480                                 prefetchw(p + 1);
481                         __ClearPageReserved(p);
482                         set_page_count(p, 0);
483                 }
484
485                 set_page_refcounted(page);
486                 __free_pages(page, order);
487         }
488 }
489
490
491 /*
492  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
493  * Please do not alter this order without good reasons and regression
494  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
495  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
496  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
497  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
498  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
499  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
500  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
501  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
502  *
503  * -- wli
504  */
505 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
506         int low, int high, struct free_area *area)
507 {
508         unsigned long size = 1 << high;
509
510         while (high > low) {
511                 area--;
512                 high--;
513                 size >>= 1;
514                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
515                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
516                 area->nr_free++;
517                 set_page_order(&page[size], high);
518         }
519 }
520
521 /*
522  * This page is about to be returned from the page allocator
523  */
524 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
525 {
526         if (unlikely(page_mapcount(page) |
527                 (page->mapping != NULL)  |
528                 (page_count(page) != 0)  |
529                 (page->flags & (
530                         1 << PG_lru     |
531                         1 << PG_private |
532                         1 << PG_locked  |
533                         1 << PG_active  |
534                         1 << PG_dirty   |
535                         1 << PG_reclaim |
536                         1 << PG_slab    |
537                         1 << PG_swapcache |
538                         1 << PG_writeback |
539                         1 << PG_reserved |
540                         1 << PG_buddy ))))
541                 bad_page(page);
542
543         /*
544          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
545          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
546          */
547         if (PageReserved(page))
548                 return 1;
549
550         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
551                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
552                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
553         set_page_private(page, 0);
554         set_page_refcounted(page);
555         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
556
557         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
558                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
559
560         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
561                 prep_compound_page(page, order);
562
563         return 0;
564 }
565
566 /* 
567  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
568  * Call me with the zone->lock already held.
569  */
570 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
571 {
572         struct free_area * area;
573         unsigned int current_order;
574         struct page *page;
575
576         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
577                 area = zone->free_area + current_order;
578                 if (list_empty(&area->free_list))
579                         continue;
580
581                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
582                 list_del(&page->lru);
583                 rmv_page_order(page);
584                 area->nr_free--;
585                 zone->free_pages -= 1UL << order;
586                 expand(zone, page, order, current_order, area);
587                 return page;
588         }
589
590         return NULL;
591 }
592
593 /* 
594  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
595  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
596  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
597  */
598 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
599                         unsigned long count, struct list_head *list)
600 {
601         int i;
602         
603         spin_lock(&zone->lock);
604         for (i = 0; i < count; ++i) {
605                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
606                 if (unlikely(page == NULL))
607                         break;
608                 list_add_tail(&page->lru, list);
609         }
610         spin_unlock(&zone->lock);
611         return i;
612 }
613
614 #ifdef CONFIG_NUMA
615 /*
616  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
617  * belong to the currently executing processor.
618  * Note that this function must be called with the thread pinned to
619  * a single processor.
620  */
621 void drain_node_pages(int nodeid)
622 {
623         int i, z;
624         unsigned long flags;
625
626         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
627                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
628                 struct per_cpu_pageset *pset;
629
630                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
631                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
632                         struct per_cpu_pages *pcp;
633
634                         pcp = &pset->pcp[i];
635                         if (pcp->count) {
636                                 local_irq_save(flags);
637                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
638                                 pcp->count = 0;
639                                 local_irq_restore(flags);
640                         }
641                 }
642         }
643 }
644 #endif
645
646 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
647 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
648 {
649         unsigned long flags;
650         struct zone *zone;
651         int i;
652
653         for_each_zone(zone) {
654                 struct per_cpu_pageset *pset;
655
656                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
657                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
658                         struct per_cpu_pages *pcp;
659
660                         pcp = &pset->pcp[i];
661                         local_irq_save(flags);
662                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
663                         pcp->count = 0;
664                         local_irq_restore(flags);
665                 }
666         }
667 }
668 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
669
670 #ifdef CONFIG_PM
671
672 void mark_free_pages(struct zone *zone)
673 {
674         unsigned long zone_pfn, flags;
675         int order;
676         struct list_head *curr;
677
678         if (!zone->spanned_pages)
679                 return;
680
681         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
682         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
683                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
684
685         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
686                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
687                         unsigned long start_pfn, i;
688
689                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
690
691                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
692                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
693         }
694         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
695 }
696
697 /*
698  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
699  */
700 void drain_local_pages(void)
701 {
702         unsigned long flags;
703
704         local_irq_save(flags);  
705         __drain_pages(smp_processor_id());
706         local_irq_restore(flags);       
707 }
708 #endif /* CONFIG_PM */
709
710 /*
711  * Free a 0-order page
712  */
713 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
714 {
715         struct zone *zone = page_zone(page);
716         struct per_cpu_pages *pcp;
717         unsigned long flags;
718
719         arch_free_page(page, 0);
720
721         if (PageAnon(page))
722                 page->mapping = NULL;
723         if (free_pages_check(page))
724                 return;
725
726         kernel_map_pages(page, 1, 0);
727
728         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
729         local_irq_save(flags);
730         __count_vm_event(PGFREE);
731         list_add(&page->lru, &pcp->list);
732         pcp->count++;
733         if (pcp->count >= pcp->high) {
734                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
735                 pcp->count -= pcp->batch;
736         }
737         local_irq_restore(flags);
738         put_cpu();
739 }
740
741 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
742 {
743         free_hot_cold_page(page, 0);
744 }
745         
746 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
747 {
748         free_hot_cold_page(page, 1);
749 }
750
751 /*
752  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
753  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
754  * Each sub-page must be freed individually.
755  *
756  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
757  * Please consult with lkml before using this in your driver.
758  */
759 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
760 {
761         int i;
762
763         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
764         VM_BUG_ON(!page_count(page));
765         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
766                 set_page_refcounted(page + i);
767 }
768
769 /*
770  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
771  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
772  * or two.
773  */
774 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
775                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
776 {
777         unsigned long flags;
778         struct page *page;
779         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
780         int cpu;
781
782 again:
783         cpu  = get_cpu();
784         if (likely(order == 0)) {
785                 struct per_cpu_pages *pcp;
786
787                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
788                 local_irq_save(flags);
789                 if (!pcp->count) {
790                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
791                                                 pcp->batch, &pcp->list);
792                         if (unlikely(!pcp->count))
793                                 goto failed;
794                 }
795                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
796                 list_del(&page->lru);
797                 pcp->count--;
798         } else {
799                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
800                 page = __rmqueue(zone, order);
801                 spin_unlock(&zone->lock);
802                 if (!page)
803                         goto failed;
804         }
805
806         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
807         zone_statistics(zonelist, zone);
808         local_irq_restore(flags);
809         put_cpu();
810
811         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
812         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
813                 goto again;
814         return page;
815
816 failed:
817         local_irq_restore(flags);
818         put_cpu();
819         return NULL;
820 }
821
822 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
823 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
824 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
825 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
826 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
827 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
828 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
829
830 /*
831  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
832  * of the allocation.
833  */
834 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
835                       int classzone_idx, int alloc_flags)
836 {
837         /* free_pages my go negative - that's OK */
838         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
839         int o;
840
841         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
842                 min -= min / 2;
843         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
844                 min -= min / 4;
845
846         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
847                 return 0;
848         for (o = 0; o < order; o++) {
849                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
850                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
851
852                 /* Require fewer higher order pages to be free */
853                 min >>= 1;
854
855                 if (free_pages <= min)
856                         return 0;
857         }
858         return 1;
859 }
860
861 /*
862  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
863  * a page.
864  */
865 static struct page *
866 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
867                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
868 {
869         struct zone **z = zonelist->zones;
870         struct page *page = NULL;
871         int classzone_idx = zone_idx(*z);
872
873         /*
874          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
875          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
876          */
877         do {
878                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
879                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
880                         continue;
881
882                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
883                         unsigned long mark;
884                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
885                                 mark = (*z)->pages_min;
886                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
887                                 mark = (*z)->pages_low;
888                         else
889                                 mark = (*z)->pages_high;
890                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
891                                     classzone_idx, alloc_flags))
892                                 if (!zone_reclaim_mode ||
893                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
894                                         continue;
895                 }
896
897                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
898                 if (page) {
899                         break;
900                 }
901         } while (*(++z) != NULL);
902         return page;
903 }
904
905 /*
906  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
907  */
908 struct page * fastcall
909 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
910                 struct zonelist *zonelist)
911 {
912         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
913         struct zone **z;
914         struct page *page;
915         struct reclaim_state reclaim_state;
916         struct task_struct *p = current;
917         int do_retry;
918         int alloc_flags;
919         int did_some_progress;
920
921         might_sleep_if(wait);
922
923 restart:
924         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
925
926         if (unlikely(*z == NULL)) {
927                 /* Should this ever happen?? */
928                 return NULL;
929         }
930
931         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
932                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
933         if (page)
934                 goto got_pg;
935
936         do {
937                 wakeup_kswapd(*z, order);
938         } while (*(++z));
939
940         /*
941          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
942          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
943          * to how we want to proceed.
944          *
945          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
946          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
947          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
948          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
949          */
950         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
951         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
952                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
953         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
954                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
955         if (wait)
956                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
957
958         /*
959          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
960          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
961          *
962          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
963          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
964          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
965          */
966         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
967         if (page)
968                 goto got_pg;
969
970         /* This allocation should allow future memory freeing. */
971
972         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
973                         && !in_interrupt()) {
974                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
975 nofail_alloc:
976                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
977                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
978                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
979                         if (page)
980                                 goto got_pg;
981                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
982                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
983                                 goto nofail_alloc;
984                         }
985                 }
986                 goto nopage;
987         }
988
989         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
990         if (!wait)
991                 goto nopage;
992
993 rebalance:
994         cond_resched();
995
996         /* We now go into synchronous reclaim */
997         cpuset_memory_pressure_bump();
998         p->flags |= PF_MEMALLOC;
999         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1000         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1001
1002         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1003
1004         p->reclaim_state = NULL;
1005         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1006
1007         cond_resched();
1008
1009         if (likely(did_some_progress)) {
1010                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1011                                                 zonelist, alloc_flags);
1012                 if (page)
1013                         goto got_pg;
1014         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1015                 /*
1016                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1017                  * very high watermark here, this is only to catch
1018                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1019                  * under heavy pressure.
1020                  */
1021                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1022                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1023                 if (page)
1024                         goto got_pg;
1025
1026                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1027                 goto restart;
1028         }
1029
1030         /*
1031          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1032          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1033          *
1034          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1035          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1036          */
1037         do_retry = 0;
1038         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1039                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1040                         do_retry = 1;
1041                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1042                         do_retry = 1;
1043         }
1044         if (do_retry) {
1045                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1046                 goto rebalance;
1047         }
1048
1049 nopage:
1050         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1051                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1052                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1053                         p->comm, order, gfp_mask);
1054                 dump_stack();
1055                 show_mem();
1056         }
1057 got_pg:
1058         return page;
1059 }
1060
1061 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1062
1063 /*
1064  * Common helper functions.
1065  */
1066 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1067 {
1068         struct page * page;
1069         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1070         if (!page)
1071                 return 0;
1072         return (unsigned long) page_address(page);
1073 }
1074
1075 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1076
1077 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1078 {
1079         struct page * page;
1080
1081         /*
1082          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1083          * a highmem page
1084          */
1085         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1086
1087         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1088         if (page)
1089                 return (unsigned long) page_address(page);
1090         return 0;
1091 }
1092
1093 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1094
1095 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1096 {
1097         int i = pagevec_count(pvec);
1098
1099         while (--i >= 0)
1100                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1101 }
1102
1103 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1104 {
1105         if (put_page_testzero(page)) {
1106                 if (order == 0)
1107                         free_hot_page(page);
1108                 else
1109                         __free_pages_ok(page, order);
1110         }
1111 }
1112
1113 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1114
1115 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1116 {
1117         if (addr != 0) {
1118                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1119                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1120         }
1121 }
1122
1123 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1124
1125 /*
1126  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1127  */
1128 unsigned int nr_free_pages(void)
1129 {
1130         unsigned int sum = 0;
1131         struct zone *zone;
1132
1133         for_each_zone(zone)
1134                 sum += zone->free_pages;
1135
1136         return sum;
1137 }
1138
1139 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1140
1141 #ifdef CONFIG_NUMA
1142 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1143 {
1144         unsigned int i, sum = 0;
1145
1146         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1147                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1148
1149         return sum;
1150 }
1151 #endif
1152
1153 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1154 {
1155         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1156         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1157         unsigned int sum = 0;
1158
1159         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1160         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1161         struct zone *zone;
1162
1163         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1164                 unsigned long size = zone->present_pages;
1165                 unsigned long high = zone->pages_high;
1166                 if (size > high)
1167                         sum += size - high;
1168         }
1169
1170         return sum;
1171 }
1172
1173 /*
1174  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1175  */
1176 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1177 {
1178         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1179 }
1180
1181 /*
1182  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1183  */
1184 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1185 {
1186         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1187 }
1188
1189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1190 unsigned int nr_free_highpages (void)
1191 {
1192         pg_data_t *pgdat;
1193         unsigned int pages = 0;
1194
1195         for_each_online_pgdat(pgdat)
1196                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1197
1198         return pages;
1199 }
1200 #endif
1201
1202 #ifdef CONFIG_NUMA
1203 static void show_node(struct zone *zone)
1204 {
1205         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1206 }
1207 #else
1208 #define show_node(zone) do { } while (0)
1209 #endif
1210
1211 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1212 {
1213         val->totalram = totalram_pages;
1214         val->sharedram = 0;
1215         val->freeram = nr_free_pages();
1216         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1218         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1219         val->freehigh = nr_free_highpages();
1220 #else
1221         val->totalhigh = 0;
1222         val->freehigh = 0;
1223 #endif
1224         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1225 }
1226
1227 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1228
1229 #ifdef CONFIG_NUMA
1230 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1231 {
1232         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1233
1234         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1235         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1236         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1237         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1238         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1239 }
1240 #endif
1241
1242 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1243
1244 /*
1245  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1246  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1247  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1248  */
1249 void show_free_areas(void)
1250 {
1251         int cpu, temperature;
1252         unsigned long active;
1253         unsigned long inactive;
1254         unsigned long free;
1255         struct zone *zone;
1256
1257         for_each_zone(zone) {
1258                 show_node(zone);
1259                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1260
1261                 if (!populated_zone(zone)) {
1262                         printk(" empty\n");
1263                         continue;
1264                 } else
1265                         printk("\n");
1266
1267                 for_each_online_cpu(cpu) {
1268                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1269
1270                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1271
1272                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1273                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1274                                         cpu,
1275                                         temperature ? "cold" : "hot",
1276                                         pageset->pcp[temperature].high,
1277                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1278                                         pageset->pcp[temperature].count);
1279                 }
1280         }
1281
1282         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1283
1284         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1285                 K(nr_free_pages()),
1286                 K(nr_free_highpages()));
1287
1288         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1289                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1290                 active,
1291                 inactive,
1292                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1293                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1294                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1295                 nr_free_pages(),
1296                 global_page_state(NR_SLAB),
1297                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1298                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1299
1300         for_each_zone(zone) {
1301                 int i;
1302
1303                 show_node(zone);
1304                 printk("%s"
1305                         " free:%lukB"
1306                         " min:%lukB"
1307                         " low:%lukB"
1308                         " high:%lukB"
1309                         " active:%lukB"
1310                         " inactive:%lukB"
1311                         " present:%lukB"
1312                         " pages_scanned:%lu"
1313                         " all_unreclaimable? %s"
1314                         "\n",
1315                         zone->name,
1316                         K(zone->free_pages),
1317                         K(zone->pages_min),
1318                         K(zone->pages_low),
1319                         K(zone->pages_high),
1320                         K(zone->nr_active),
1321                         K(zone->nr_inactive),
1322                         K(zone->present_pages),
1323                         zone->pages_scanned,
1324                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1325                         );
1326                 printk("lowmem_reserve[]:");
1327                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1328                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1329                 printk("\n");
1330         }
1331
1332         for_each_zone(zone) {
1333                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1334
1335                 show_node(zone);
1336                 printk("%s: ", zone->name);
1337                 if (!populated_zone(zone)) {
1338                         printk("empty\n");
1339                         continue;
1340                 }
1341
1342                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1343                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1344                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1345                         total += nr[order] << order;
1346                 }
1347                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1348                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1349                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1350                 printk("= %lukB\n", K(total));
1351         }
1352
1353         show_swap_cache_info();
1354 }
1355
1356 /*
1357  * Builds allocation fallback zone lists.
1358  *
1359  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1360  */
1361 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1362                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1363 {
1364         struct zone *zone;
1365
1366         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1367
1368         do {
1369                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1370                 if (populated_zone(zone)) {
1371 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1372                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1373 #endif
1374                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1375                         check_highest_zone(zone_type);
1376                 }
1377                 zone_type--;
1378
1379         } while (zone_type >= 0);
1380         return nr_zones;
1381 }
1382
1383 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1384 {
1385         int res = ZONE_NORMAL;
1386         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1387                 res = ZONE_HIGHMEM;
1388         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1389                 res = ZONE_DMA32;
1390         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1391                 res = ZONE_DMA;
1392         return res;
1393 }
1394
1395 #ifdef CONFIG_NUMA
1396 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1397 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1398 /**
1399  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1400  * @node: node whose fallback list we're appending
1401  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1402  *
1403  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1404  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1405  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1406  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1407  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1408  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1409  * on them otherwise.
1410  * It returns -1 if no node is found.
1411  */
1412 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1413 {
1414         int n, val;
1415         int min_val = INT_MAX;
1416         int best_node = -1;
1417
1418         /* Use the local node if we haven't already */
1419         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1420                 node_set(node, *used_node_mask);
1421                 return node;
1422         }
1423
1424         for_each_online_node(n) {
1425                 cpumask_t tmp;
1426
1427                 /* Don't want a node to appear more than once */
1428                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1429                         continue;
1430
1431                 /* Use the distance array to find the distance */
1432                 val = node_distance(node, n);
1433
1434                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1435                 val += (n < node);
1436
1437                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1438                 tmp = node_to_cpumask(n);
1439                 if (!cpus_empty(tmp))
1440                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1441
1442                 /* Slight preference for less loaded node */
1443                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1444                 val += node_load[n];
1445
1446                 if (val < min_val) {
1447                         min_val = val;
1448                         best_node = n;
1449                 }
1450         }
1451
1452         if (best_node >= 0)
1453                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1454
1455         return best_node;
1456 }
1457
1458 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1459 {
1460         int i, j, k, node, local_node;
1461         int prev_node, load;
1462         struct zonelist *zonelist;
1463         nodemask_t used_mask;
1464
1465         /* initialize zonelists */
1466         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1467                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1468                 zonelist->zones[0] = NULL;
1469         }
1470
1471         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1472         local_node = pgdat->node_id;
1473         load = num_online_nodes();
1474         prev_node = local_node;
1475         nodes_clear(used_mask);
1476         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1477                 int distance = node_distance(local_node, node);
1478
1479                 /*
1480                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1481                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1482                  */
1483                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1484                         zone_reclaim_mode = 1;
1485
1486                 /*
1487                  * We don't want to pressure a particular node.
1488                  * So adding penalty to the first node in same
1489                  * distance group to make it round-robin.
1490                  */
1491
1492                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1493                         node_load[node] += load;
1494                 prev_node = node;
1495                 load--;
1496                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1497                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1498                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1499
1500                         k = highest_zone(i);
1501
1502                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1503                         zonelist->zones[j] = NULL;
1504                 }
1505         }
1506 }
1507
1508 #else   /* CONFIG_NUMA */
1509
1510 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1511 {
1512         int i, j, k, node, local_node;
1513
1514         local_node = pgdat->node_id;
1515         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1516                 struct zonelist *zonelist;
1517
1518                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1519
1520                 j = 0;
1521                 k = highest_zone(i);
1522                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1523                 /*
1524                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1525                  * of all the other nodes.
1526                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1527                  * building the zones for node N, we make sure that the
1528                  * zones coming right after the local ones are those from
1529                  * node N+1 (modulo N)
1530                  */
1531                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1532                         if (!node_online(node))
1533                                 continue;
1534                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1535                 }
1536                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1537                         if (!node_online(node))
1538                                 continue;
1539                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1540                 }
1541
1542                 zonelist->zones[j] = NULL;
1543         }
1544 }
1545
1546 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1547
1548 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1549 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1550 {
1551         int nid;
1552         for_each_online_node(nid)
1553                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1554         return 0;
1555 }
1556
1557 void __meminit build_all_zonelists(void)
1558 {
1559         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1560                 __build_all_zonelists(0);
1561                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1562         } else {
1563                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1564                    of zonelist */
1565                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1566                 /* cpuset refresh routine should be here */
1567         }
1568         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1569         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1570                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1571 }
1572
1573 /*
1574  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1575  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1576  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1577  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1578  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1579  * conservative, even though it seems large.
1580  *
1581  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1582  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1583  */
1584 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1585
1586 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1587 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1588 {
1589         unsigned long size = 1;
1590
1591         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1592
1593         while (size < pages)
1594                 size <<= 1;
1595
1596         /*
1597          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1598          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1599          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1600          */
1601         size = min(size, 4096UL);
1602
1603         return max(size, 4UL);
1604 }
1605 #else
1606 /*
1607  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1608  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1609  *
1610  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1611  *
1612  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1613  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1614  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1615  *
1616  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1617  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1618  *
1619  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1620  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1621  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1622  */
1623 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1624 {
1625         return 4096UL;
1626 }
1627 #endif
1628
1629 /*
1630  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1631  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1632  * hash function before the remainder is taken.
1633  */
1634 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1635 {
1636         return ffz(~size);
1637 }
1638
1639 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1640
1641 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1642                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1643 {
1644         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1645         int i;
1646
1647         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1648                 totalpages += zones_size[i];
1649         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1650
1651         realtotalpages = totalpages;
1652         if (zholes_size)
1653                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1654                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1655         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1656         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1657 }
1658
1659
1660 /*
1661  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1662  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1663  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1664  */
1665 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1666                 unsigned long start_pfn)
1667 {
1668         struct page *page;
1669         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1670         unsigned long pfn;
1671
1672         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1673                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1674                         continue;
1675                 page = pfn_to_page(pfn);
1676                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1677                 init_page_count(page);
1678                 reset_page_mapcount(page);
1679                 SetPageReserved(page);
1680                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1681 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1682                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1683                 if (!is_highmem_idx(zone))
1684                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1685 #endif
1686         }
1687 }
1688
1689 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1690                                 unsigned long size)
1691 {
1692         int order;
1693         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1694                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1695                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1696         }
1697 }
1698
1699 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1700 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1701                 unsigned long size)
1702 {
1703         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1704         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1705
1706         if (FLAGS_HAS_NODE)
1707                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1708         else
1709                 for (; snum <= end; snum++)
1710                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1711 }
1712
1713 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1714 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1715         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1716 #endif
1717
1718 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1719 {
1720         int batch;
1721
1722         /*
1723          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1724          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1725          *
1726          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1727          */
1728         batch = zone->present_pages / 1024;
1729         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1730                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1731         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1732         if (batch < 1)
1733                 batch = 1;
1734
1735         /*
1736          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1737          * of 2 value was found to be more likely to have
1738          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1739          *
1740          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1741          * batches of pages, one task can end up with a lot
1742          * of pages of one half of the possible page colors
1743          * and the other with pages of the other colors.
1744          */
1745         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1746
1747         return batch;
1748 }
1749
1750 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1751 {
1752         struct per_cpu_pages *pcp;
1753
1754         memset(p, 0, sizeof(*p));
1755
1756         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1757         pcp->count = 0;
1758         pcp->high = 6 * batch;
1759         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1760         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1761
1762         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1763         pcp->count = 0;
1764         pcp->high = 2 * batch;
1765         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1766         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1767 }
1768
1769 /*
1770  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1771  * to the value high for the pageset p.
1772  */
1773
1774 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1775                                 unsigned long high)
1776 {
1777         struct per_cpu_pages *pcp;
1778
1779         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1780         pcp->high = high;
1781         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1782         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1783                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1784 }
1785
1786
1787 #ifdef CONFIG_NUMA
1788 /*
1789  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1790  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1791  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1792  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1793  * with interrupts disabled.
1794  *
1795  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1796  *
1797  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1798  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1799  * hotplugged processors.
1800  *
1801  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1802  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1803  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1804  */
1805 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1806
1807 /*
1808  * Dynamically allocate memory for the
1809  * per cpu pageset array in struct zone.
1810  */
1811 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1812 {
1813         struct zone *zone, *dzone;
1814
1815         for_each_zone(zone) {
1816
1817                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1818                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1819                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1820                         goto bad;
1821
1822                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1823
1824                 if (percpu_pagelist_fraction)
1825                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1826                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1827         }
1828
1829         return 0;
1830 bad:
1831         for_each_zone(dzone) {
1832                 if (dzone == zone)
1833                         break;
1834                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1835                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1836         }
1837         return -ENOMEM;
1838 }
1839
1840 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1841 {
1842         struct zone *zone;
1843
1844         for_each_zone(zone) {
1845                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1846
1847                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1848                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1849                         kfree(pset);
1850                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1851         }
1852 }
1853
1854 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1855                 unsigned long action,
1856                 void *hcpu)
1857 {
1858         int cpu = (long)hcpu;
1859         int ret = NOTIFY_OK;
1860
1861         switch (action) {
1862                 case CPU_UP_PREPARE:
1863                         if (process_zones(cpu))
1864                                 ret = NOTIFY_BAD;
1865                         break;
1866                 case CPU_UP_CANCELED:
1867                 case CPU_DEAD:
1868                         free_zone_pagesets(cpu);
1869                         break;
1870                 default:
1871                         break;
1872         }
1873         return ret;
1874 }
1875
1876 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1877         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1878
1879 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1880 {
1881         int err;
1882
1883         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1884          * A cpuup callback will do this for every cpu
1885          * as it comes online
1886          */
1887         err = process_zones(smp_processor_id());
1888         BUG_ON(err);
1889         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1890 }
1891
1892 #endif
1893
1894 static __meminit
1895 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1896 {
1897         int i;
1898         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1899         size_t alloc_size;
1900
1901         /*
1902          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1903          * per zone.
1904          */
1905         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1906                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1907         zone->wait_table_bits =
1908                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1909         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1910                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1911
1912         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1913                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1914                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1915         } else {
1916                 /*
1917                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1918                  * via memory hot-add.
1919                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1920                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1921                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1922                  * node itself as well.
1923                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1924                  * necessary.
1925                  */
1926                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1927         }
1928         if (!zone->wait_table)
1929                 return -ENOMEM;
1930
1931         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1932                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1933
1934         return 0;
1935 }
1936
1937 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1938 {
1939         int cpu;
1940         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1941
1942         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1943 #ifdef CONFIG_NUMA
1944                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1945                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1946                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1947 #else
1948                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1949 #endif
1950         }
1951         if (zone->present_pages)
1952                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1953                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1954 }
1955
1956 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1957                                         unsigned long zone_start_pfn,
1958                                         unsigned long size)
1959 {
1960         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1961         int ret;
1962         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1963         if (ret)
1964                 return ret;
1965         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1966
1967         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1968
1969         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1970
1971         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1972
1973         return 0;
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Set up the zone data structures:
1978  *   - mark all pages reserved
1979  *   - mark all memory queues empty
1980  *   - clear the memory bitmaps
1981  */
1982 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1983                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1984 {
1985         unsigned long j;
1986         int nid = pgdat->node_id;
1987         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1988         int ret;
1989
1990         pgdat_resize_init(pgdat);
1991         pgdat->nr_zones = 0;
1992         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1993         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1994         
1995         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1996                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1997                 unsigned long size, realsize;
1998
1999                 realsize = size = zones_size[j];
2000                 if (zholes_size)
2001                         realsize -= zholes_size[j];
2002
2003                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2004                         nr_kernel_pages += realsize;
2005                 nr_all_pages += realsize;
2006
2007                 zone->spanned_pages = size;
2008                 zone->present_pages = realsize;
2009 #ifdef CONFIG_NUMA
2010                 zone->min_unmapped_ratio = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2011                                                 / 100;
2012 #endif
2013                 zone->name = zone_names[j];
2014                 spin_lock_init(&zone->lock);
2015                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2016                 zone_seqlock_init(zone);
2017                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2018                 zone->free_pages = 0;
2019
2020                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2021
2022                 zone_pcp_init(zone);
2023                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2024                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2025                 zone->nr_scan_active = 0;
2026                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2027                 zone->nr_active = 0;
2028                 zone->nr_inactive = 0;
2029                 zap_zone_vm_stats(zone);
2030                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2031                 if (!size)
2032                         continue;
2033
2034                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2035                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2036                 BUG_ON(ret);
2037                 zone_start_pfn += size;
2038         }
2039 }
2040
2041 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2042 {
2043         /* Skip empty nodes */
2044         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2045                 return;
2046
2047 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2048         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2049         if (!pgdat->node_mem_map) {
2050                 unsigned long size, start, end;
2051                 struct page *map;
2052
2053                 /*
2054                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2055                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2056                  * for the buddy allocator to function correctly.
2057                  */
2058                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2059                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2060                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2061                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2062                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2063                 if (!map)
2064                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2065                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2066         }
2067 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2068         /*
2069          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2070          */
2071         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2072                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2073 #endif
2074 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2075 }
2076
2077 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2078                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2079                 unsigned long *zholes_size)
2080 {
2081         pgdat->node_id = nid;
2082         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2083         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2084
2085         alloc_node_mem_map(pgdat);
2086
2087         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2088 }
2089
2090 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2091 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2092 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2093
2094 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2095 #endif
2096
2097 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2098 {
2099         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2100                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2101 }
2102
2103 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2104 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2105                                  unsigned long action, void *hcpu)
2106 {
2107         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2108
2109         if (action == CPU_DEAD) {
2110                 local_irq_disable();
2111                 __drain_pages(cpu);
2112                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2113                 local_irq_enable();
2114                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2115         }
2116         return NOTIFY_OK;
2117 }
2118 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2119
2120 void __init page_alloc_init(void)
2121 {
2122         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2123 }
2124
2125 /*
2126  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2127  *      or min_free_kbytes changes.
2128  */
2129 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2130 {
2131         struct pglist_data *pgdat;
2132         unsigned long reserve_pages = 0;
2133         int i, j;
2134
2135         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2136                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2137                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2138                         unsigned long max = 0;
2139
2140                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2141                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2142                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2143                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2144                         }
2145
2146                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2147                         max += zone->pages_high;
2148
2149                         if (max > zone->present_pages)
2150                                 max = zone->present_pages;
2151                         reserve_pages += max;
2152                 }
2153         }
2154         totalreserve_pages = reserve_pages;
2155 }
2156
2157 /*
2158  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2159  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2160  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2161  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2162  */
2163 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2164 {
2165         struct pglist_data *pgdat;
2166         int j, idx;
2167
2168         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2169                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2170                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2171                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2172
2173                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2174
2175                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2176                                 struct zone *lower_zone;
2177
2178                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2179                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2180
2181                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2182                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2183                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2184                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2185                         }
2186                 }
2187         }
2188
2189         /* update totalreserve_pages */
2190         calculate_totalreserve_pages();
2191 }
2192
2193 /*
2194  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2195  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2196  *      with respect to min_free_kbytes.
2197  */
2198 void setup_per_zone_pages_min(void)
2199 {
2200         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2201         unsigned long lowmem_pages = 0;
2202         struct zone *zone;
2203         unsigned long flags;
2204
2205         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2206         for_each_zone(zone) {
2207                 if (!is_highmem(zone))
2208                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2209         }
2210
2211         for_each_zone(zone) {
2212                 u64 tmp;
2213
2214                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2215                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2216                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2217                 if (is_highmem(zone)) {
2218                         /*
2219                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2220                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2221                          * value here.
2222                          *
2223                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2224                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2225                          * not be capped for highmem.
2226                          */
2227                         int min_pages;
2228
2229                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2230                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2231                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2232                         if (min_pages > 128)
2233                                 min_pages = 128;
2234                         zone->pages_min = min_pages;
2235                 } else {
2236                         /*
2237                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2238                          * proportionate to the zone's size.
2239                          */
2240                         zone->pages_min = tmp;
2241                 }
2242
2243                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2244                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2245                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2246         }
2247
2248         /* update totalreserve_pages */
2249         calculate_totalreserve_pages();
2250 }
2251
2252 /*
2253  * Initialise min_free_kbytes.
2254  *
2255  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2256  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2257  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2258  *
2259  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2260  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2261  *
2262  * which yields
2263  *
2264  * 16MB:        512k
2265  * 32MB:        724k
2266  * 64MB:        1024k
2267  * 128MB:       1448k
2268  * 256MB:       2048k
2269  * 512MB:       2896k
2270  * 1024MB:      4096k
2271  * 2048MB:      5792k
2272  * 4096MB:      8192k
2273  * 8192MB:      11584k
2274  * 16384MB:     16384k
2275  */
2276 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2277 {
2278         unsigned long lowmem_kbytes;
2279
2280         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2281
2282         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2283         if (min_free_kbytes < 128)
2284                 min_free_kbytes = 128;
2285         if (min_free_kbytes > 65536)
2286                 min_free_kbytes = 65536;
2287         setup_per_zone_pages_min();
2288         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2289         return 0;
2290 }
2291 module_init(init_per_zone_pages_min)
2292
2293 /*
2294  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2295  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2296  *      changes.
2297  */
2298 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2299         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2300 {
2301         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2302         setup_per_zone_pages_min();
2303         return 0;
2304 }
2305
2306 #ifdef CONFIG_NUMA
2307 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2308         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2309 {
2310         struct zone *zone;
2311         int rc;
2312
2313         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2314         if (rc)
2315                 return rc;
2316
2317         for_each_zone(zone)
2318                 zone->min_unmapped_ratio = (zone->present_pages *
2319                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2320         return 0;
2321 }
2322 #endif
2323
2324 /*
2325  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2326  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2327  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2328  *
2329  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2330  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2331  * if in function of the boot time zone sizes.
2332  */
2333 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2334         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2335 {
2336         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2337         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2338         return 0;
2339 }
2340
2341 /*
2342  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2343  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2344  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2345  */
2346
2347 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2348         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2349 {
2350         struct zone *zone;
2351         unsigned int cpu;
2352         int ret;
2353
2354         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2355         if (!write || (ret == -EINVAL))
2356                 return ret;
2357         for_each_zone(zone) {
2358                 for_each_online_cpu(cpu) {
2359                         unsigned long  high;
2360                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2361                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2362                 }
2363         }
2364         return 0;
2365 }
2366
2367 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2368
2369 #ifdef CONFIG_NUMA
2370 static int __init set_hashdist(char *str)
2371 {
2372         if (!str)
2373                 return 0;
2374         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2375         return 1;
2376 }
2377 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2378 #endif
2379
2380 /*
2381  * allocate a large system hash table from bootmem
2382  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2383  *   quantity of entries
2384  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2385  */
2386 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2387                                      unsigned long bucketsize,
2388                                      unsigned long numentries,
2389                                      int scale,
2390                                      int flags,
2391                                      unsigned int *_hash_shift,
2392                                      unsigned int *_hash_mask,
2393                                      unsigned long limit)
2394 {
2395         unsigned long long max = limit;
2396         unsigned long log2qty, size;
2397         void *table = NULL;
2398
2399         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2400         if (!numentries) {
2401                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2402                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2403                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2404                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2405                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2406
2407                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2408                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2409                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2410                 else
2411                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2412         }
2413         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2414
2415         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2416         if (max == 0) {
2417                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2418                 do_div(max, bucketsize);
2419         }
2420
2421         if (numentries > max)
2422                 numentries = max;
2423
2424         log2qty = long_log2(numentries);
2425
2426         do {
2427                 size = bucketsize << log2qty;
2428                 if (flags & HASH_EARLY)
2429                         table = alloc_bootmem(size);
2430                 else if (hashdist)
2431                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2432                 else {
2433                         unsigned long order;
2434                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2435                                 ;
2436                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2437                 }
2438         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2439
2440         if (!table)
2441                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2442
2443         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2444                tablename,
2445                (1U << log2qty),
2446                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2447                size);
2448
2449         if (_hash_shift)
2450                 *_hash_shift = log2qty;
2451         if (_hash_mask)
2452                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2453
2454         return table;
2455 }
2456
2457 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
2458 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
2459 {
2460         return __pfn_to_page(pfn);
2461 }
2462 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
2463 {
2464         return __page_to_pfn(page);
2465 }
2466 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
2467 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
2468 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */