[PATCH] zoned vm counters: conversion of nr_unstable to per zone counter
[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/config.h>
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/notifier.h>
32 #include <linux/topology.h>
33 #include <linux/sysctl.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/memory_hotplug.h>
37 #include <linux/nodemask.h>
38 #include <linux/vmalloc.h>
39 #include <linux/mempolicy.h>
40 #include <linux/stop_machine.h>
41
42 #include <asm/tlbflush.h>
43 #include <asm/div64.h>
44 #include "internal.h"
45
46 /*
47  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
48  * initializer cleaner
49  */
50 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
51 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
52 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
53 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
54 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
55 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
56 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
57 long nr_swap_pages;
58 int percpu_pagelist_fraction;
59
60 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
61
62 /*
63  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
64  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
65  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
66  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
67  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
68  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
69  *
70  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
71  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
72  */
73 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
74
75 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
76
77 /*
78  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
79  * id is encoded in the upper bits of page->flags
80  */
81 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
82 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
83
84 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
85 int min_free_kbytes = 1024;
86
87 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
88 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
89
90 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
91 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
92 {
93         int ret = 0;
94         unsigned seq;
95         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
96
97         do {
98                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
99                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
100                         ret = 1;
101                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
102                         ret = 1;
103         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
104
105         return ret;
106 }
107
108 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
109 {
110 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
111         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
112                 return 0;
113 #endif
114         if (zone != page_zone(page))
115                 return 0;
116
117         return 1;
118 }
119 /*
120  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
121  */
122 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
123 {
124         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
125                 return 1;
126         if (!page_is_consistent(zone, page))
127                 return 1;
128
129         return 0;
130 }
131
132 #else
133 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
134 {
135         return 0;
136 }
137 #endif
138
139 static void bad_page(struct page *page)
140 {
141         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
142                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
143                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
144                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
145                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
146                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
147                 page_mapcount(page), page_count(page));
148         dump_stack();
149         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
150                         1 << PG_private |
151                         1 << PG_locked  |
152                         1 << PG_active  |
153                         1 << PG_dirty   |
154                         1 << PG_reclaim |
155                         1 << PG_slab    |
156                         1 << PG_swapcache |
157                         1 << PG_writeback |
158                         1 << PG_buddy );
159         set_page_count(page, 0);
160         reset_page_mapcount(page);
161         page->mapping = NULL;
162         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
163 }
164
165 /*
166  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
167  *
168  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
169  *
170  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
171  *
172  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
173  * the head page (even the head page has this).
174  *
175  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
176  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
177  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
178  */
179
180 static void free_compound_page(struct page *page)
181 {
182         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
183 }
184
185 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
186 {
187         int i;
188         int nr_pages = 1 << order;
189
190         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
191         page[1].lru.prev = (void *)order;
192         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
193                 struct page *p = page + i;
194
195                 __SetPageCompound(p);
196                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
197         }
198 }
199
200 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
201 {
202         int i;
203         int nr_pages = 1 << order;
204
205         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
206                 bad_page(page);
207
208         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
209                 struct page *p = page + i;
210
211                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
212                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
213                         bad_page(page);
214                 __ClearPageCompound(p);
215         }
216 }
217
218 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
219 {
220         int i;
221
222         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
223         /*
224          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
225          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
226          */
227         BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
228         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
229                 clear_highpage(page + i);
230 }
231
232 /*
233  * function for dealing with page's order in buddy system.
234  * zone->lock is already acquired when we use these.
235  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
236  */
237 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
238 {
239         return page_private(page);
240 }
241
242 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
243 {
244         set_page_private(page, order);
245         __SetPageBuddy(page);
246 }
247
248 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
249 {
250         __ClearPageBuddy(page);
251         set_page_private(page, 0);
252 }
253
254 /*
255  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
256  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
257  *
258  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
259  * the following equation:
260  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
261  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
262  * 1 buddy is #10:
263  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
264  *
265  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
266  * satisfies the following equation:
267  *     P = B & ~(1 << O)
268  *
269  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
270  */
271 static inline struct page *
272 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
273 {
274         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
275
276         return page + (buddy_idx - page_idx);
277 }
278
279 static inline unsigned long
280 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
281 {
282         return (page_idx & ~(1 << order));
283 }
284
285 /*
286  * This function checks whether a page is free && is the buddy
287  * we can do coalesce a page and its buddy if
288  * (a) the buddy is not in a hole &&
289  * (b) the buddy is in the buddy system &&
290  * (c) a page and its buddy have the same order &&
291  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
292  *
293  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
294  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
295  *
296  * For recording page's order, we use page_private(page).
297  */
298 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
299                                                                 int order)
300 {
301 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
302         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
303                 return 0;
304 #endif
305
306         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
307                 return 0;
308
309         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
310                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
311                 return 1;
312         }
313         return 0;
314 }
315
316 /*
317  * Freeing function for a buddy system allocator.
318  *
319  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
320  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
321  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
322  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
323  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
324  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
325  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
326  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
327  * parts of the VM system.
328  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
329  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
330  * order is recorded in page_private(page) field.
331  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
332  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
333  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
334  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
335  * triggers coalescing into a block of larger size.            
336  *
337  * -- wli
338  */
339
340 static inline void __free_one_page(struct page *page,
341                 struct zone *zone, unsigned int order)
342 {
343         unsigned long page_idx;
344         int order_size = 1 << order;
345
346         if (unlikely(PageCompound(page)))
347                 destroy_compound_page(page, order);
348
349         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
350
351         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
352         BUG_ON(bad_range(zone, page));
353
354         zone->free_pages += order_size;
355         while (order < MAX_ORDER-1) {
356                 unsigned long combined_idx;
357                 struct free_area *area;
358                 struct page *buddy;
359
360                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
361                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
362                         break;          /* Move the buddy up one level. */
363
364                 list_del(&buddy->lru);
365                 area = zone->free_area + order;
366                 area->nr_free--;
367                 rmv_page_order(buddy);
368                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
369                 page = page + (combined_idx - page_idx);
370                 page_idx = combined_idx;
371                 order++;
372         }
373         set_page_order(page, order);
374         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
375         zone->free_area[order].nr_free++;
376 }
377
378 static inline int free_pages_check(struct page *page)
379 {
380         if (unlikely(page_mapcount(page) |
381                 (page->mapping != NULL)  |
382                 (page_count(page) != 0)  |
383                 (page->flags & (
384                         1 << PG_lru     |
385                         1 << PG_private |
386                         1 << PG_locked  |
387                         1 << PG_active  |
388                         1 << PG_reclaim |
389                         1 << PG_slab    |
390                         1 << PG_swapcache |
391                         1 << PG_writeback |
392                         1 << PG_reserved |
393                         1 << PG_buddy ))))
394                 bad_page(page);
395         if (PageDirty(page))
396                 __ClearPageDirty(page);
397         /*
398          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
399          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
400          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
401          */
402         return PageReserved(page);
403 }
404
405 /*
406  * Frees a list of pages. 
407  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
408  * count is the number of pages to free.
409  *
410  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
411  * see if this freeing clears that state.
412  *
413  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
414  * pinned" detection logic.
415  */
416 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
417                                         struct list_head *list, int order)
418 {
419         spin_lock(&zone->lock);
420         zone->all_unreclaimable = 0;
421         zone->pages_scanned = 0;
422         while (count--) {
423                 struct page *page;
424
425                 BUG_ON(list_empty(list));
426                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
427                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
428                 list_del(&page->lru);
429                 __free_one_page(page, zone, order);
430         }
431         spin_unlock(&zone->lock);
432 }
433
434 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
435 {
436         LIST_HEAD(list);
437         list_add(&page->lru, &list);
438         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
439 }
440
441 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
442 {
443         unsigned long flags;
444         int i;
445         int reserved = 0;
446
447         arch_free_page(page, order);
448         if (!PageHighMem(page))
449                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
450                                            PAGE_SIZE<<order);
451
452         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
453                 reserved += free_pages_check(page + i);
454         if (reserved)
455                 return;
456
457         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
458         local_irq_save(flags);
459         __mod_page_state(pgfree, 1 << order);
460         free_one_page(page_zone(page), page, order);
461         local_irq_restore(flags);
462 }
463
464 /*
465  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
466  */
467 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
468 {
469         if (order == 0) {
470                 __ClearPageReserved(page);
471                 set_page_count(page, 0);
472                 set_page_refcounted(page);
473                 __free_page(page);
474         } else {
475                 int loop;
476
477                 prefetchw(page);
478                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
479                         struct page *p = &page[loop];
480
481                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
482                                 prefetchw(p + 1);
483                         __ClearPageReserved(p);
484                         set_page_count(p, 0);
485                 }
486
487                 set_page_refcounted(page);
488                 __free_pages(page, order);
489         }
490 }
491
492
493 /*
494  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
495  * Please do not alter this order without good reasons and regression
496  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
497  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
498  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
499  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
500  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
501  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
502  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
503  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
504  *
505  * -- wli
506  */
507 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
508         int low, int high, struct free_area *area)
509 {
510         unsigned long size = 1 << high;
511
512         while (high > low) {
513                 area--;
514                 high--;
515                 size >>= 1;
516                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
517                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
518                 area->nr_free++;
519                 set_page_order(&page[size], high);
520         }
521 }
522
523 /*
524  * This page is about to be returned from the page allocator
525  */
526 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
527 {
528         if (unlikely(page_mapcount(page) |
529                 (page->mapping != NULL)  |
530                 (page_count(page) != 0)  |
531                 (page->flags & (
532                         1 << PG_lru     |
533                         1 << PG_private |
534                         1 << PG_locked  |
535                         1 << PG_active  |
536                         1 << PG_dirty   |
537                         1 << PG_reclaim |
538                         1 << PG_slab    |
539                         1 << PG_swapcache |
540                         1 << PG_writeback |
541                         1 << PG_reserved |
542                         1 << PG_buddy ))))
543                 bad_page(page);
544
545         /*
546          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
547          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
548          */
549         if (PageReserved(page))
550                 return 1;
551
552         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
553                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
554                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
555         set_page_private(page, 0);
556         set_page_refcounted(page);
557         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
558
559         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
560                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
561
562         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
563                 prep_compound_page(page, order);
564
565         return 0;
566 }
567
568 /* 
569  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
570  * Call me with the zone->lock already held.
571  */
572 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
573 {
574         struct free_area * area;
575         unsigned int current_order;
576         struct page *page;
577
578         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
579                 area = zone->free_area + current_order;
580                 if (list_empty(&area->free_list))
581                         continue;
582
583                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
584                 list_del(&page->lru);
585                 rmv_page_order(page);
586                 area->nr_free--;
587                 zone->free_pages -= 1UL << order;
588                 expand(zone, page, order, current_order, area);
589                 return page;
590         }
591
592         return NULL;
593 }
594
595 /* 
596  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
597  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
598  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
599  */
600 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
601                         unsigned long count, struct list_head *list)
602 {
603         int i;
604         
605         spin_lock(&zone->lock);
606         for (i = 0; i < count; ++i) {
607                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
608                 if (unlikely(page == NULL))
609                         break;
610                 list_add_tail(&page->lru, list);
611         }
612         spin_unlock(&zone->lock);
613         return i;
614 }
615
616 #ifdef CONFIG_NUMA
617 /*
618  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
619  * belong to the currently executing processor.
620  * Note that this function must be called with the thread pinned to
621  * a single processor.
622  */
623 void drain_node_pages(int nodeid)
624 {
625         int i, z;
626         unsigned long flags;
627
628         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
629                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
630                 struct per_cpu_pageset *pset;
631
632                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
633                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
634                         struct per_cpu_pages *pcp;
635
636                         pcp = &pset->pcp[i];
637                         if (pcp->count) {
638                                 local_irq_save(flags);
639                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
640                                 pcp->count = 0;
641                                 local_irq_restore(flags);
642                         }
643                 }
644         }
645 }
646 #endif
647
648 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
649 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
650 {
651         unsigned long flags;
652         struct zone *zone;
653         int i;
654
655         for_each_zone(zone) {
656                 struct per_cpu_pageset *pset;
657
658                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
659                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
660                         struct per_cpu_pages *pcp;
661
662                         pcp = &pset->pcp[i];
663                         local_irq_save(flags);
664                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
665                         pcp->count = 0;
666                         local_irq_restore(flags);
667                 }
668         }
669 }
670 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
671
672 #ifdef CONFIG_PM
673
674 void mark_free_pages(struct zone *zone)
675 {
676         unsigned long zone_pfn, flags;
677         int order;
678         struct list_head *curr;
679
680         if (!zone->spanned_pages)
681                 return;
682
683         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
684         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
685                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
686
687         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
688                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
689                         unsigned long start_pfn, i;
690
691                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
692
693                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
694                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
695         }
696         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
697 }
698
699 /*
700  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
701  */
702 void drain_local_pages(void)
703 {
704         unsigned long flags;
705
706         local_irq_save(flags);  
707         __drain_pages(smp_processor_id());
708         local_irq_restore(flags);       
709 }
710 #endif /* CONFIG_PM */
711
712 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z, int cpu)
713 {
714 #ifdef CONFIG_NUMA
715         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
716         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
717         struct per_cpu_pageset *p;
718
719         p = zone_pcp(z, cpu);
720         if (pg == orig) {
721                 p->numa_hit++;
722         } else {
723                 p->numa_miss++;
724                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
725         }
726         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
727                 p->local_node++;
728         else
729                 p->other_node++;
730 #endif
731 }
732
733 /*
734  * Free a 0-order page
735  */
736 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
737 {
738         struct zone *zone = page_zone(page);
739         struct per_cpu_pages *pcp;
740         unsigned long flags;
741
742         arch_free_page(page, 0);
743
744         if (PageAnon(page))
745                 page->mapping = NULL;
746         if (free_pages_check(page))
747                 return;
748
749         kernel_map_pages(page, 1, 0);
750
751         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
752         local_irq_save(flags);
753         __inc_page_state(pgfree);
754         list_add(&page->lru, &pcp->list);
755         pcp->count++;
756         if (pcp->count >= pcp->high) {
757                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
758                 pcp->count -= pcp->batch;
759         }
760         local_irq_restore(flags);
761         put_cpu();
762 }
763
764 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
765 {
766         free_hot_cold_page(page, 0);
767 }
768         
769 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
770 {
771         free_hot_cold_page(page, 1);
772 }
773
774 /*
775  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
776  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
777  * Each sub-page must be freed individually.
778  *
779  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
780  * Please consult with lkml before using this in your driver.
781  */
782 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
783 {
784         int i;
785
786         BUG_ON(PageCompound(page));
787         BUG_ON(!page_count(page));
788         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
789                 set_page_refcounted(page + i);
790 }
791
792 /*
793  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
794  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
795  * or two.
796  */
797 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
798                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
799 {
800         unsigned long flags;
801         struct page *page;
802         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
803         int cpu;
804
805 again:
806         cpu  = get_cpu();
807         if (likely(order == 0)) {
808                 struct per_cpu_pages *pcp;
809
810                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
811                 local_irq_save(flags);
812                 if (!pcp->count) {
813                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
814                                                 pcp->batch, &pcp->list);
815                         if (unlikely(!pcp->count))
816                                 goto failed;
817                 }
818                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
819                 list_del(&page->lru);
820                 pcp->count--;
821         } else {
822                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
823                 page = __rmqueue(zone, order);
824                 spin_unlock(&zone->lock);
825                 if (!page)
826                         goto failed;
827         }
828
829         __mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
830         zone_statistics(zonelist, zone, cpu);
831         local_irq_restore(flags);
832         put_cpu();
833
834         BUG_ON(bad_range(zone, page));
835         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
836                 goto again;
837         return page;
838
839 failed:
840         local_irq_restore(flags);
841         put_cpu();
842         return NULL;
843 }
844
845 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
846 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
847 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
848 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
849 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
850 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
851 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
852
853 /*
854  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
855  * of the allocation.
856  */
857 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
858                       int classzone_idx, int alloc_flags)
859 {
860         /* free_pages my go negative - that's OK */
861         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
862         int o;
863
864         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
865                 min -= min / 2;
866         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
867                 min -= min / 4;
868
869         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
870                 return 0;
871         for (o = 0; o < order; o++) {
872                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
873                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
874
875                 /* Require fewer higher order pages to be free */
876                 min >>= 1;
877
878                 if (free_pages <= min)
879                         return 0;
880         }
881         return 1;
882 }
883
884 /*
885  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
886  * a page.
887  */
888 static struct page *
889 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
890                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
891 {
892         struct zone **z = zonelist->zones;
893         struct page *page = NULL;
894         int classzone_idx = zone_idx(*z);
895
896         /*
897          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
898          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
899          */
900         do {
901                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
902                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
903                         continue;
904
905                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
906                         unsigned long mark;
907                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
908                                 mark = (*z)->pages_min;
909                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
910                                 mark = (*z)->pages_low;
911                         else
912                                 mark = (*z)->pages_high;
913                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
914                                     classzone_idx, alloc_flags))
915                                 if (!zone_reclaim_mode ||
916                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
917                                         continue;
918                 }
919
920                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
921                 if (page) {
922                         break;
923                 }
924         } while (*(++z) != NULL);
925         return page;
926 }
927
928 /*
929  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
930  */
931 struct page * fastcall
932 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
933                 struct zonelist *zonelist)
934 {
935         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
936         struct zone **z;
937         struct page *page;
938         struct reclaim_state reclaim_state;
939         struct task_struct *p = current;
940         int do_retry;
941         int alloc_flags;
942         int did_some_progress;
943
944         might_sleep_if(wait);
945
946 restart:
947         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
948
949         if (unlikely(*z == NULL)) {
950                 /* Should this ever happen?? */
951                 return NULL;
952         }
953
954         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
955                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
956         if (page)
957                 goto got_pg;
958
959         do {
960                 wakeup_kswapd(*z, order);
961         } while (*(++z));
962
963         /*
964          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
965          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
966          * to how we want to proceed.
967          *
968          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
969          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
970          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
971          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
972          */
973         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
974         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
975                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
976         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
977                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
978         if (wait)
979                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
980
981         /*
982          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
983          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
984          *
985          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
986          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
987          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
988          */
989         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
990         if (page)
991                 goto got_pg;
992
993         /* This allocation should allow future memory freeing. */
994
995         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
996                         && !in_interrupt()) {
997                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
998 nofail_alloc:
999                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1000                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1001                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1002                         if (page)
1003                                 goto got_pg;
1004                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1005                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1006                                 goto nofail_alloc;
1007                         }
1008                 }
1009                 goto nopage;
1010         }
1011
1012         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1013         if (!wait)
1014                 goto nopage;
1015
1016 rebalance:
1017         cond_resched();
1018
1019         /* We now go into synchronous reclaim */
1020         cpuset_memory_pressure_bump();
1021         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1022         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1023         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1024
1025         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1026
1027         p->reclaim_state = NULL;
1028         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1029
1030         cond_resched();
1031
1032         if (likely(did_some_progress)) {
1033                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1034                                                 zonelist, alloc_flags);
1035                 if (page)
1036                         goto got_pg;
1037         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1038                 /*
1039                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1040                  * very high watermark here, this is only to catch
1041                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1042                  * under heavy pressure.
1043                  */
1044                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1045                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1046                 if (page)
1047                         goto got_pg;
1048
1049                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1050                 goto restart;
1051         }
1052
1053         /*
1054          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1055          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1056          *
1057          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1058          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1059          */
1060         do_retry = 0;
1061         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1062                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1063                         do_retry = 1;
1064                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1065                         do_retry = 1;
1066         }
1067         if (do_retry) {
1068                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1069                 goto rebalance;
1070         }
1071
1072 nopage:
1073         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1074                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1075                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1076                         p->comm, order, gfp_mask);
1077                 dump_stack();
1078                 show_mem();
1079         }
1080 got_pg:
1081         return page;
1082 }
1083
1084 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1085
1086 /*
1087  * Common helper functions.
1088  */
1089 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1090 {
1091         struct page * page;
1092         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1093         if (!page)
1094                 return 0;
1095         return (unsigned long) page_address(page);
1096 }
1097
1098 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1099
1100 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1101 {
1102         struct page * page;
1103
1104         /*
1105          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1106          * a highmem page
1107          */
1108         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1109
1110         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1111         if (page)
1112                 return (unsigned long) page_address(page);
1113         return 0;
1114 }
1115
1116 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1117
1118 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1119 {
1120         int i = pagevec_count(pvec);
1121
1122         while (--i >= 0)
1123                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1124 }
1125
1126 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1127 {
1128         if (put_page_testzero(page)) {
1129                 if (order == 0)
1130                         free_hot_page(page);
1131                 else
1132                         __free_pages_ok(page, order);
1133         }
1134 }
1135
1136 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1137
1138 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1139 {
1140         if (addr != 0) {
1141                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1142                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1143         }
1144 }
1145
1146 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1147
1148 /*
1149  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1150  */
1151 unsigned int nr_free_pages(void)
1152 {
1153         unsigned int sum = 0;
1154         struct zone *zone;
1155
1156         for_each_zone(zone)
1157                 sum += zone->free_pages;
1158
1159         return sum;
1160 }
1161
1162 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1163
1164 #ifdef CONFIG_NUMA
1165 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1166 {
1167         unsigned int i, sum = 0;
1168
1169         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1170                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1171
1172         return sum;
1173 }
1174 #endif
1175
1176 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1177 {
1178         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1179         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1180         unsigned int sum = 0;
1181
1182         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1183         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1184         struct zone *zone;
1185
1186         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1187                 unsigned long size = zone->present_pages;
1188                 unsigned long high = zone->pages_high;
1189                 if (size > high)
1190                         sum += size - high;
1191         }
1192
1193         return sum;
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1198  */
1199 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1200 {
1201         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1206  */
1207 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1208 {
1209         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1210 }
1211
1212 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1213 unsigned int nr_free_highpages (void)
1214 {
1215         pg_data_t *pgdat;
1216         unsigned int pages = 0;
1217
1218         for_each_online_pgdat(pgdat)
1219                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1220
1221         return pages;
1222 }
1223 #endif
1224
1225 #ifdef CONFIG_NUMA
1226 static void show_node(struct zone *zone)
1227 {
1228         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1229 }
1230 #else
1231 #define show_node(zone) do { } while (0)
1232 #endif
1233
1234 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1235 {
1236         val->totalram = totalram_pages;
1237         val->sharedram = 0;
1238         val->freeram = nr_free_pages();
1239         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1240 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1241         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1242         val->freehigh = nr_free_highpages();
1243 #else
1244         val->totalhigh = 0;
1245         val->freehigh = 0;
1246 #endif
1247         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1248 }
1249
1250 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1251
1252 #ifdef CONFIG_NUMA
1253 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1254 {
1255         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1256
1257         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1258         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1259         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1260         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1261         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1262 }
1263 #endif
1264
1265 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1266
1267 /*
1268  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1269  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1270  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1271  */
1272 void show_free_areas(void)
1273 {
1274         int cpu, temperature;
1275         unsigned long active;
1276         unsigned long inactive;
1277         unsigned long free;
1278         struct zone *zone;
1279
1280         for_each_zone(zone) {
1281                 show_node(zone);
1282                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1283
1284                 if (!populated_zone(zone)) {
1285                         printk(" empty\n");
1286                         continue;
1287                 } else
1288                         printk("\n");
1289
1290                 for_each_online_cpu(cpu) {
1291                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1292
1293                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1294
1295                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1296                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1297                                         cpu,
1298                                         temperature ? "cold" : "hot",
1299                                         pageset->pcp[temperature].high,
1300                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1301                                         pageset->pcp[temperature].count);
1302                 }
1303         }
1304
1305         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1306
1307         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1308                 K(nr_free_pages()),
1309                 K(nr_free_highpages()));
1310
1311         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1312                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1313                 active,
1314                 inactive,
1315                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1316                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1317                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1318                 nr_free_pages(),
1319                 global_page_state(NR_SLAB),
1320                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1321                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1322
1323         for_each_zone(zone) {
1324                 int i;
1325
1326                 show_node(zone);
1327                 printk("%s"
1328                         " free:%lukB"
1329                         " min:%lukB"
1330                         " low:%lukB"
1331                         " high:%lukB"
1332                         " active:%lukB"
1333                         " inactive:%lukB"
1334                         " present:%lukB"
1335                         " pages_scanned:%lu"
1336                         " all_unreclaimable? %s"
1337                         "\n",
1338                         zone->name,
1339                         K(zone->free_pages),
1340                         K(zone->pages_min),
1341                         K(zone->pages_low),
1342                         K(zone->pages_high),
1343                         K(zone->nr_active),
1344                         K(zone->nr_inactive),
1345                         K(zone->present_pages),
1346                         zone->pages_scanned,
1347                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1348                         );
1349                 printk("lowmem_reserve[]:");
1350                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1351                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1352                 printk("\n");
1353         }
1354
1355         for_each_zone(zone) {
1356                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1357
1358                 show_node(zone);
1359                 printk("%s: ", zone->name);
1360                 if (!populated_zone(zone)) {
1361                         printk("empty\n");
1362                         continue;
1363                 }
1364
1365                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1366                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1367                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1368                         total += nr[order] << order;
1369                 }
1370                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1371                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1372                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1373                 printk("= %lukB\n", K(total));
1374         }
1375
1376         show_swap_cache_info();
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Builds allocation fallback zone lists.
1381  *
1382  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1383  */
1384 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1385                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1386 {
1387         struct zone *zone;
1388
1389         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1390
1391         do {
1392                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1393                 if (populated_zone(zone)) {
1394 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1395                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1396 #endif
1397                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1398                         check_highest_zone(zone_type);
1399                 }
1400                 zone_type--;
1401
1402         } while (zone_type >= 0);
1403         return nr_zones;
1404 }
1405
1406 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1407 {
1408         int res = ZONE_NORMAL;
1409         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1410                 res = ZONE_HIGHMEM;
1411         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1412                 res = ZONE_DMA32;
1413         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1414                 res = ZONE_DMA;
1415         return res;
1416 }
1417
1418 #ifdef CONFIG_NUMA
1419 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1420 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1421 /**
1422  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1423  * @node: node whose fallback list we're appending
1424  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1425  *
1426  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1427  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1428  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1429  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1430  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1431  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1432  * on them otherwise.
1433  * It returns -1 if no node is found.
1434  */
1435 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1436 {
1437         int n, val;
1438         int min_val = INT_MAX;
1439         int best_node = -1;
1440
1441         /* Use the local node if we haven't already */
1442         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1443                 node_set(node, *used_node_mask);
1444                 return node;
1445         }
1446
1447         for_each_online_node(n) {
1448                 cpumask_t tmp;
1449
1450                 /* Don't want a node to appear more than once */
1451                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1452                         continue;
1453
1454                 /* Use the distance array to find the distance */
1455                 val = node_distance(node, n);
1456
1457                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1458                 val += (n < node);
1459
1460                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1461                 tmp = node_to_cpumask(n);
1462                 if (!cpus_empty(tmp))
1463                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1464
1465                 /* Slight preference for less loaded node */
1466                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1467                 val += node_load[n];
1468
1469                 if (val < min_val) {
1470                         min_val = val;
1471                         best_node = n;
1472                 }
1473         }
1474
1475         if (best_node >= 0)
1476                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1477
1478         return best_node;
1479 }
1480
1481 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1482 {
1483         int i, j, k, node, local_node;
1484         int prev_node, load;
1485         struct zonelist *zonelist;
1486         nodemask_t used_mask;
1487
1488         /* initialize zonelists */
1489         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1490                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1491                 zonelist->zones[0] = NULL;
1492         }
1493
1494         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1495         local_node = pgdat->node_id;
1496         load = num_online_nodes();
1497         prev_node = local_node;
1498         nodes_clear(used_mask);
1499         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1500                 int distance = node_distance(local_node, node);
1501
1502                 /*
1503                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1504                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1505                  */
1506                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1507                         zone_reclaim_mode = 1;
1508
1509                 /*
1510                  * We don't want to pressure a particular node.
1511                  * So adding penalty to the first node in same
1512                  * distance group to make it round-robin.
1513                  */
1514
1515                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1516                         node_load[node] += load;
1517                 prev_node = node;
1518                 load--;
1519                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1520                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1521                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1522
1523                         k = highest_zone(i);
1524
1525                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1526                         zonelist->zones[j] = NULL;
1527                 }
1528         }
1529 }
1530
1531 #else   /* CONFIG_NUMA */
1532
1533 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1534 {
1535         int i, j, k, node, local_node;
1536
1537         local_node = pgdat->node_id;
1538         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1539                 struct zonelist *zonelist;
1540
1541                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1542
1543                 j = 0;
1544                 k = highest_zone(i);
1545                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1546                 /*
1547                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1548                  * of all the other nodes.
1549                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1550                  * building the zones for node N, we make sure that the
1551                  * zones coming right after the local ones are those from
1552                  * node N+1 (modulo N)
1553                  */
1554                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1555                         if (!node_online(node))
1556                                 continue;
1557                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1558                 }
1559                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1560                         if (!node_online(node))
1561                                 continue;
1562                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1563                 }
1564
1565                 zonelist->zones[j] = NULL;
1566         }
1567 }
1568
1569 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1570
1571 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1572 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1573 {
1574         int nid;
1575         for_each_online_node(nid)
1576                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1577         return 0;
1578 }
1579
1580 void __meminit build_all_zonelists(void)
1581 {
1582         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1583                 __build_all_zonelists(0);
1584                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1585         } else {
1586                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1587                    of zonelist */
1588                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1589                 /* cpuset refresh routine should be here */
1590         }
1591         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1592         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1593                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1594 }
1595
1596 /*
1597  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1598  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1599  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1600  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1601  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1602  * conservative, even though it seems large.
1603  *
1604  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1605  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1606  */
1607 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1608
1609 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1610 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1611 {
1612         unsigned long size = 1;
1613
1614         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1615
1616         while (size < pages)
1617                 size <<= 1;
1618
1619         /*
1620          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1621          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1622          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1623          */
1624         size = min(size, 4096UL);
1625
1626         return max(size, 4UL);
1627 }
1628 #else
1629 /*
1630  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1631  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1632  *
1633  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1634  *
1635  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1636  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1637  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1638  *
1639  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1640  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1641  *
1642  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1643  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1644  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1645  */
1646 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1647 {
1648         return 4096UL;
1649 }
1650 #endif
1651
1652 /*
1653  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1654  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1655  * hash function before the remainder is taken.
1656  */
1657 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1658 {
1659         return ffz(~size);
1660 }
1661
1662 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1663
1664 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1665                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1666 {
1667         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1668         int i;
1669
1670         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1671                 totalpages += zones_size[i];
1672         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1673
1674         realtotalpages = totalpages;
1675         if (zholes_size)
1676                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1677                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1678         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1679         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1680 }
1681
1682
1683 /*
1684  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1685  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1686  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1687  */
1688 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1689                 unsigned long start_pfn)
1690 {
1691         struct page *page;
1692         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1693         unsigned long pfn;
1694
1695         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1696                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1697                         continue;
1698                 page = pfn_to_page(pfn);
1699                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1700                 init_page_count(page);
1701                 reset_page_mapcount(page);
1702                 SetPageReserved(page);
1703                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1704 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1705                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1706                 if (!is_highmem_idx(zone))
1707                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1708 #endif
1709         }
1710 }
1711
1712 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1713                                 unsigned long size)
1714 {
1715         int order;
1716         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1717                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1718                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1719         }
1720 }
1721
1722 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1723 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1724                 unsigned long size)
1725 {
1726         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1727         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1728
1729         if (FLAGS_HAS_NODE)
1730                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1731         else
1732                 for (; snum <= end; snum++)
1733                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1734 }
1735
1736 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1737 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1738         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1739 #endif
1740
1741 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1742 {
1743         int batch;
1744
1745         /*
1746          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1747          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1748          *
1749          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1750          */
1751         batch = zone->present_pages / 1024;
1752         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1753                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1754         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1755         if (batch < 1)
1756                 batch = 1;
1757
1758         /*
1759          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1760          * of 2 value was found to be more likely to have
1761          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1762          *
1763          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1764          * batches of pages, one task can end up with a lot
1765          * of pages of one half of the possible page colors
1766          * and the other with pages of the other colors.
1767          */
1768         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1769
1770         return batch;
1771 }
1772
1773 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1774 {
1775         struct per_cpu_pages *pcp;
1776
1777         memset(p, 0, sizeof(*p));
1778
1779         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1780         pcp->count = 0;
1781         pcp->high = 6 * batch;
1782         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1783         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1784
1785         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1786         pcp->count = 0;
1787         pcp->high = 2 * batch;
1788         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1789         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1790 }
1791
1792 /*
1793  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1794  * to the value high for the pageset p.
1795  */
1796
1797 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1798                                 unsigned long high)
1799 {
1800         struct per_cpu_pages *pcp;
1801
1802         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1803         pcp->high = high;
1804         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1805         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1806                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1807 }
1808
1809
1810 #ifdef CONFIG_NUMA
1811 /*
1812  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1813  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1814  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1815  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1816  * with interrupts disabled.
1817  *
1818  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1819  *
1820  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1821  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1822  * hotplugged processors.
1823  *
1824  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1825  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1826  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1827  */
1828 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1829
1830 /*
1831  * Dynamically allocate memory for the
1832  * per cpu pageset array in struct zone.
1833  */
1834 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1835 {
1836         struct zone *zone, *dzone;
1837
1838         for_each_zone(zone) {
1839
1840                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1841                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1842                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1843                         goto bad;
1844
1845                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1846
1847                 if (percpu_pagelist_fraction)
1848                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1849                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1850         }
1851
1852         return 0;
1853 bad:
1854         for_each_zone(dzone) {
1855                 if (dzone == zone)
1856                         break;
1857                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1858                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1859         }
1860         return -ENOMEM;
1861 }
1862
1863 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1864 {
1865         struct zone *zone;
1866
1867         for_each_zone(zone) {
1868                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1869
1870                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1871                 kfree(pset);
1872         }
1873 }
1874
1875 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1876                 unsigned long action,
1877                 void *hcpu)
1878 {
1879         int cpu = (long)hcpu;
1880         int ret = NOTIFY_OK;
1881
1882         switch (action) {
1883                 case CPU_UP_PREPARE:
1884                         if (process_zones(cpu))
1885                                 ret = NOTIFY_BAD;
1886                         break;
1887                 case CPU_UP_CANCELED:
1888                 case CPU_DEAD:
1889                         free_zone_pagesets(cpu);
1890                         break;
1891                 default:
1892                         break;
1893         }
1894         return ret;
1895 }
1896
1897 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1898         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1899
1900 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1901 {
1902         int err;
1903
1904         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1905          * A cpuup callback will do this for every cpu
1906          * as it comes online
1907          */
1908         err = process_zones(smp_processor_id());
1909         BUG_ON(err);
1910         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1911 }
1912
1913 #endif
1914
1915 static __meminit
1916 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1917 {
1918         int i;
1919         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1920         size_t alloc_size;
1921
1922         /*
1923          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1924          * per zone.
1925          */
1926         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1927                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1928         zone->wait_table_bits =
1929                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1930         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1931                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1932
1933         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1934                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1935                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1936         } else {
1937                 /*
1938                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1939                  * via memory hot-add.
1940                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1941                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1942                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1943                  * node itself as well.
1944                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1945                  * necessary.
1946                  */
1947                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1948         }
1949         if (!zone->wait_table)
1950                 return -ENOMEM;
1951
1952         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1953                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1954
1955         return 0;
1956 }
1957
1958 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1959 {
1960         int cpu;
1961         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1962
1963         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1964 #ifdef CONFIG_NUMA
1965                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1966                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1967                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1968 #else
1969                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1970 #endif
1971         }
1972         if (zone->present_pages)
1973                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1974                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1975 }
1976
1977 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1978                                         unsigned long zone_start_pfn,
1979                                         unsigned long size)
1980 {
1981         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1982         int ret;
1983         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1984         if (ret)
1985                 return ret;
1986         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1987
1988         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1989
1990         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1991
1992         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1993
1994         return 0;
1995 }
1996
1997 /*
1998  * Set up the zone data structures:
1999  *   - mark all pages reserved
2000  *   - mark all memory queues empty
2001  *   - clear the memory bitmaps
2002  */
2003 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2004                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2005 {
2006         unsigned long j;
2007         int nid = pgdat->node_id;
2008         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2009         int ret;
2010
2011         pgdat_resize_init(pgdat);
2012         pgdat->nr_zones = 0;
2013         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2014         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2015         
2016         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2017                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2018                 unsigned long size, realsize;
2019
2020                 realsize = size = zones_size[j];
2021                 if (zholes_size)
2022                         realsize -= zholes_size[j];
2023
2024                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2025                         nr_kernel_pages += realsize;
2026                 nr_all_pages += realsize;
2027
2028                 zone->spanned_pages = size;
2029                 zone->present_pages = realsize;
2030                 zone->name = zone_names[j];
2031                 spin_lock_init(&zone->lock);
2032                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2033                 zone_seqlock_init(zone);
2034                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2035                 zone->free_pages = 0;
2036
2037                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2038
2039                 zone_pcp_init(zone);
2040                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2041                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2042                 zone->nr_scan_active = 0;
2043                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2044                 zone->nr_active = 0;
2045                 zone->nr_inactive = 0;
2046                 zap_zone_vm_stats(zone);
2047                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2048                 if (!size)
2049                         continue;
2050
2051                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2052                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2053                 BUG_ON(ret);
2054                 zone_start_pfn += size;
2055         }
2056 }
2057
2058 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2059 {
2060         /* Skip empty nodes */
2061         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2062                 return;
2063
2064 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2065         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2066         if (!pgdat->node_mem_map) {
2067                 unsigned long size, start, end;
2068                 struct page *map;
2069
2070                 /*
2071                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2072                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2073                  * for the buddy allocator to function correctly.
2074                  */
2075                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2076                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2077                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2078                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2079                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2080                 if (!map)
2081                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2082                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2083         }
2084 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2085         /*
2086          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2087          */
2088         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2089                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2090 #endif
2091 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2092 }
2093
2094 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2095                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2096                 unsigned long *zholes_size)
2097 {
2098         pgdat->node_id = nid;
2099         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2100         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2101
2102         alloc_node_mem_map(pgdat);
2103
2104         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2105 }
2106
2107 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2108 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2109 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2110
2111 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2112 #endif
2113
2114 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2115 {
2116         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2117                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2118 }
2119
2120 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2121 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2122                                  unsigned long action, void *hcpu)
2123 {
2124         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2125         unsigned long *src, *dest;
2126
2127         if (action == CPU_DEAD) {
2128                 int i;
2129
2130                 local_irq_disable();
2131                 __drain_pages(cpu);
2132
2133                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2134                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2135                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2136
2137                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2138                                 i++) {
2139                         dest[i] += src[i];
2140                         src[i] = 0;
2141                 }
2142
2143                 local_irq_enable();
2144                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2145         }
2146         return NOTIFY_OK;
2147 }
2148 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2149
2150 void __init page_alloc_init(void)
2151 {
2152         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2153 }
2154
2155 /*
2156  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2157  *      or min_free_kbytes changes.
2158  */
2159 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2160 {
2161         struct pglist_data *pgdat;
2162         unsigned long reserve_pages = 0;
2163         int i, j;
2164
2165         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2166                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2167                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2168                         unsigned long max = 0;
2169
2170                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2171                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2172                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2173                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2174                         }
2175
2176                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2177                         max += zone->pages_high;
2178
2179                         if (max > zone->present_pages)
2180                                 max = zone->present_pages;
2181                         reserve_pages += max;
2182                 }
2183         }
2184         totalreserve_pages = reserve_pages;
2185 }
2186
2187 /*
2188  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2189  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2190  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2191  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2192  */
2193 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2194 {
2195         struct pglist_data *pgdat;
2196         int j, idx;
2197
2198         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2199                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2200                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2201                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2202
2203                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2204
2205                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2206                                 struct zone *lower_zone;
2207
2208                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2209                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2210
2211                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2212                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2213                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2214                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2215                         }
2216                 }
2217         }
2218
2219         /* update totalreserve_pages */
2220         calculate_totalreserve_pages();
2221 }
2222
2223 /*
2224  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2225  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2226  *      with respect to min_free_kbytes.
2227  */
2228 void setup_per_zone_pages_min(void)
2229 {
2230         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2231         unsigned long lowmem_pages = 0;
2232         struct zone *zone;
2233         unsigned long flags;
2234
2235         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2236         for_each_zone(zone) {
2237                 if (!is_highmem(zone))
2238                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2239         }
2240
2241         for_each_zone(zone) {
2242                 u64 tmp;
2243
2244                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2245                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2246                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2247                 if (is_highmem(zone)) {
2248                         /*
2249                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2250                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2251                          * value here.
2252                          *
2253                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2254                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2255                          * not be capped for highmem.
2256                          */
2257                         int min_pages;
2258
2259                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2260                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2261                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2262                         if (min_pages > 128)
2263                                 min_pages = 128;
2264                         zone->pages_min = min_pages;
2265                 } else {
2266                         /*
2267                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2268                          * proportionate to the zone's size.
2269                          */
2270                         zone->pages_min = tmp;
2271                 }
2272
2273                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2274                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2275                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2276         }
2277
2278         /* update totalreserve_pages */
2279         calculate_totalreserve_pages();
2280 }
2281
2282 /*
2283  * Initialise min_free_kbytes.
2284  *
2285  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2286  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2287  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2288  *
2289  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2290  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2291  *
2292  * which yields
2293  *
2294  * 16MB:        512k
2295  * 32MB:        724k
2296  * 64MB:        1024k
2297  * 128MB:       1448k
2298  * 256MB:       2048k
2299  * 512MB:       2896k
2300  * 1024MB:      4096k
2301  * 2048MB:      5792k
2302  * 4096MB:      8192k
2303  * 8192MB:      11584k
2304  * 16384MB:     16384k
2305  */
2306 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2307 {
2308         unsigned long lowmem_kbytes;
2309
2310         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2311
2312         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2313         if (min_free_kbytes < 128)
2314                 min_free_kbytes = 128;
2315         if (min_free_kbytes > 65536)
2316                 min_free_kbytes = 65536;
2317         setup_per_zone_pages_min();
2318         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2319         return 0;
2320 }
2321 module_init(init_per_zone_pages_min)
2322
2323 /*
2324  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2325  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2326  *      changes.
2327  */
2328 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2329         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2330 {
2331         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2332         setup_per_zone_pages_min();
2333         return 0;
2334 }
2335
2336 /*
2337  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2338  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2339  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2340  *
2341  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2342  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2343  * if in function of the boot time zone sizes.
2344  */
2345 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2346         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2347 {
2348         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2349         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2350         return 0;
2351 }
2352
2353 /*
2354  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2355  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2356  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2357  */
2358
2359 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2360         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2361 {
2362         struct zone *zone;
2363         unsigned int cpu;
2364         int ret;
2365
2366         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2367         if (!write || (ret == -EINVAL))
2368                 return ret;
2369         for_each_zone(zone) {
2370                 for_each_online_cpu(cpu) {
2371                         unsigned long  high;
2372                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2373                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2374                 }
2375         }
2376         return 0;
2377 }
2378
2379 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2380
2381 #ifdef CONFIG_NUMA
2382 static int __init set_hashdist(char *str)
2383 {
2384         if (!str)
2385                 return 0;
2386         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2387         return 1;
2388 }
2389 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2390 #endif
2391
2392 /*
2393  * allocate a large system hash table from bootmem
2394  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2395  *   quantity of entries
2396  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2397  */
2398 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2399                                      unsigned long bucketsize,
2400                                      unsigned long numentries,
2401                                      int scale,
2402                                      int flags,
2403                                      unsigned int *_hash_shift,
2404                                      unsigned int *_hash_mask,
2405                                      unsigned long limit)
2406 {
2407         unsigned long long max = limit;
2408         unsigned long log2qty, size;
2409         void *table = NULL;
2410
2411         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2412         if (!numentries) {
2413                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2414                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2415                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2416                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2417                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2418
2419                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2420                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2421                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2422                 else
2423                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2424         }
2425         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2426
2427         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2428         if (max == 0) {
2429                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2430                 do_div(max, bucketsize);
2431         }
2432
2433         if (numentries > max)
2434                 numentries = max;
2435
2436         log2qty = long_log2(numentries);
2437
2438         do {
2439                 size = bucketsize << log2qty;
2440                 if (flags & HASH_EARLY)
2441                         table = alloc_bootmem(size);
2442                 else if (hashdist)
2443                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2444                 else {
2445                         unsigned long order;
2446                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2447                                 ;
2448                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2449                 }
2450         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2451
2452         if (!table)
2453                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2454
2455         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2456                tablename,
2457                (1U << log2qty),
2458                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2459                size);
2460
2461         if (_hash_shift)
2462                 *_hash_shift = log2qty;
2463         if (_hash_mask)
2464                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2465
2466         return table;
2467 }
2468
2469 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
2470 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
2471 {
2472         return __pfn_to_page(pfn);
2473 }
2474 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
2475 {
2476         return __page_to_pfn(page);
2477 }
2478 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
2479 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
2480 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */