[PATCH] memory hotplug locking: zone span seqlock
[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
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include "internal.h"
42
43 /*
44  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
45  * initializer cleaner
46  */
47 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
48 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
49 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
50 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
51 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
52 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
53 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
54 long nr_swap_pages;
55
56 /*
57  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
58  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
59  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
60  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
61  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
62  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
63  */
64 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 32 };
65
66 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
67 EXPORT_SYMBOL(nr_swap_pages);
68
69 /*
70  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
71  * id is encoded in the upper bits of page->flags
72  */
73 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
74 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
75
76 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "Normal", "HighMem" };
77 int min_free_kbytes = 1024;
78
79 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
80 unsigned long __initdata nr_all_pages;
81
82 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
83 {
84         int ret = 0;
85         unsigned seq;
86         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
87
88         do {
89                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
90                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
91                         ret = 1;
92                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
93                         ret = 1;
94         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
95
96         return ret;
97 }
98
99 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
100 {
101 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
102         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
103                 return 0;
104 #endif
105         if (zone != page_zone(page))
106                 return 0;
107
108         return 1;
109 }
110 /*
111  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
112  */
113 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
114 {
115         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
116                 return 1;
117         if (!page_is_consistent(zone, page))
118                 return 1;
119
120         return 0;
121 }
122
123 static void bad_page(const char *function, struct page *page)
124 {
125         printk(KERN_EMERG "Bad page state at %s (in process '%s', page %p)\n",
126                 function, current->comm, page);
127         printk(KERN_EMERG "flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
128                 (int)(2*sizeof(page_flags_t)), (unsigned long)page->flags,
129                 page->mapping, page_mapcount(page), page_count(page));
130         printk(KERN_EMERG "Backtrace:\n");
131         dump_stack();
132         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
133         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
134                         1 << PG_private |
135                         1 << PG_locked  |
136                         1 << PG_active  |
137                         1 << PG_dirty   |
138                         1 << PG_reclaim |
139                         1 << PG_slab    |
140                         1 << PG_swapcache |
141                         1 << PG_writeback |
142                         1 << PG_reserved );
143         set_page_count(page, 0);
144         reset_page_mapcount(page);
145         page->mapping = NULL;
146         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
147 }
148
149 #ifndef CONFIG_HUGETLB_PAGE
150 #define prep_compound_page(page, order) do { } while (0)
151 #define destroy_compound_page(page, order) do { } while (0)
152 #else
153 /*
154  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
155  *
156  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
157  *
158  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
159  *
160  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
161  * the head page (even the head page has this).
162  *
163  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
164  * compound page's put_page() function.
165  *
166  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
167  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
168  * may not be compound.
169  */
170 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
171 {
172         int i;
173         int nr_pages = 1 << order;
174
175         page[1].mapping = NULL;
176         page[1].index = order;
177         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
178                 struct page *p = page + i;
179
180                 SetPageCompound(p);
181                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
182         }
183 }
184
185 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
186 {
187         int i;
188         int nr_pages = 1 << order;
189
190         if (!PageCompound(page))
191                 return;
192
193         if (page[1].index != order)
194                 bad_page(__FUNCTION__, page);
195
196         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
197                 struct page *p = page + i;
198
199                 if (!PageCompound(p))
200                         bad_page(__FUNCTION__, page);
201                 if (page_private(p) != (unsigned long)page)
202                         bad_page(__FUNCTION__, page);
203                 ClearPageCompound(p);
204         }
205 }
206 #endif          /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
207
208 /*
209  * function for dealing with page's order in buddy system.
210  * zone->lock is already acquired when we use these.
211  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
212  */
213 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
214         return page_private(page);
215 }
216
217 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
218         set_page_private(page, order);
219         __SetPagePrivate(page);
220 }
221
222 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
223 {
224         __ClearPagePrivate(page);
225         set_page_private(page, 0);
226 }
227
228 /*
229  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
230  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
231  *
232  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
233  * the following equation:
234  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
235  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
236  * 1 buddy is #10:
237  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
238  *
239  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
240  * satisfies the following equation:
241  *     P = B & ~(1 << O)
242  *
243  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
244  */
245 static inline struct page *
246 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
247 {
248         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
249
250         return page + (buddy_idx - page_idx);
251 }
252
253 static inline unsigned long
254 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
255 {
256         return (page_idx & ~(1 << order));
257 }
258
259 /*
260  * This function checks whether a page is free && is the buddy
261  * we can do coalesce a page and its buddy if
262  * (a) the buddy is free &&
263  * (b) the buddy is on the buddy system &&
264  * (c) a page and its buddy have the same order.
265  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
266  *
267  */
268 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
269 {
270        if (PagePrivate(page)           &&
271            (page_order(page) == order) &&
272             page_count(page) == 0)
273                return 1;
274        return 0;
275 }
276
277 /*
278  * Freeing function for a buddy system allocator.
279  *
280  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
281  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
282  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
283  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
284  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
285  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
286  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
287  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
288  * parts of the VM system.
289  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
290  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
291  * order is recorded in page_private(page) field.
292  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
293  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
294  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
295  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
296  * triggers coalescing into a block of larger size.            
297  *
298  * -- wli
299  */
300
301 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page,
302                 struct zone *zone, unsigned int order)
303 {
304         unsigned long page_idx;
305         int order_size = 1 << order;
306
307         if (unlikely(order))
308                 destroy_compound_page(page, order);
309
310         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
311
312         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
313         BUG_ON(bad_range(zone, page));
314
315         zone->free_pages += order_size;
316         while (order < MAX_ORDER-1) {
317                 unsigned long combined_idx;
318                 struct free_area *area;
319                 struct page *buddy;
320
321                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
322                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
323
324                 if (bad_range(zone, buddy))
325                         break;
326                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
327                         break;          /* Move the buddy up one level. */
328                 list_del(&buddy->lru);
329                 area = zone->free_area + order;
330                 area->nr_free--;
331                 rmv_page_order(buddy);
332                 page = page + (combined_idx - page_idx);
333                 page_idx = combined_idx;
334                 order++;
335         }
336         set_page_order(page, order);
337         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
338         zone->free_area[order].nr_free++;
339 }
340
341 static inline void free_pages_check(const char *function, struct page *page)
342 {
343         if (    page_mapcount(page) ||
344                 page->mapping != NULL ||
345                 page_count(page) != 0 ||
346                 (page->flags & (
347                         1 << PG_lru     |
348                         1 << PG_private |
349                         1 << PG_locked  |
350                         1 << PG_active  |
351                         1 << PG_reclaim |
352                         1 << PG_slab    |
353                         1 << PG_swapcache |
354                         1 << PG_writeback |
355                         1 << PG_reserved )))
356                 bad_page(function, page);
357         if (PageDirty(page))
358                 __ClearPageDirty(page);
359 }
360
361 /*
362  * Frees a list of pages. 
363  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
364  * count is the number of pages to free.
365  *
366  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
367  * see if this freeing clears that state.
368  *
369  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
370  * pinned" detection logic.
371  */
372 static int
373 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
374                 struct list_head *list, unsigned int order)
375 {
376         unsigned long flags;
377         struct page *page = NULL;
378         int ret = 0;
379
380         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
381         zone->all_unreclaimable = 0;
382         zone->pages_scanned = 0;
383         while (!list_empty(list) && count--) {
384                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
385                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
386                 list_del(&page->lru);
387                 __free_pages_bulk(page, zone, order);
388                 ret++;
389         }
390         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
391         return ret;
392 }
393
394 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
395 {
396         LIST_HEAD(list);
397         int i;
398
399         arch_free_page(page, order);
400
401         mod_page_state(pgfree, 1 << order);
402
403 #ifndef CONFIG_MMU
404         if (order > 0)
405                 for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
406                         __put_page(page + i);
407 #endif
408
409         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
410                 free_pages_check(__FUNCTION__, page + i);
411         list_add(&page->lru, &list);
412         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
413         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
414 }
415
416
417 /*
418  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
419  * Please do not alter this order without good reasons and regression
420  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
421  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
422  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
423  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
424  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
425  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
426  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
427  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
428  *
429  * -- wli
430  */
431 static inline struct page *
432 expand(struct zone *zone, struct page *page,
433         int low, int high, struct free_area *area)
434 {
435         unsigned long size = 1 << high;
436
437         while (high > low) {
438                 area--;
439                 high--;
440                 size >>= 1;
441                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
442                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
443                 area->nr_free++;
444                 set_page_order(&page[size], high);
445         }
446         return page;
447 }
448
449 void set_page_refs(struct page *page, int order)
450 {
451 #ifdef CONFIG_MMU
452         set_page_count(page, 1);
453 #else
454         int i;
455
456         /*
457          * We need to reference all the pages for this order, otherwise if
458          * anyone accesses one of the pages with (get/put) it will be freed.
459          * - eg: access_process_vm()
460          */
461         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
462                 set_page_count(page + i, 1);
463 #endif /* CONFIG_MMU */
464 }
465
466 /*
467  * This page is about to be returned from the page allocator
468  */
469 static void prep_new_page(struct page *page, int order)
470 {
471         if (    page_mapcount(page) ||
472                 page->mapping != NULL ||
473                 page_count(page) != 0 ||
474                 (page->flags & (
475                         1 << PG_lru     |
476                         1 << PG_private |
477                         1 << PG_locked  |
478                         1 << PG_active  |
479                         1 << PG_dirty   |
480                         1 << PG_reclaim |
481                         1 << PG_slab    |
482                         1 << PG_swapcache |
483                         1 << PG_writeback |
484                         1 << PG_reserved )))
485                 bad_page(__FUNCTION__, page);
486
487         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
488                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
489                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
490         set_page_private(page, 0);
491         set_page_refs(page, order);
492         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
493 }
494
495 /* 
496  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
497  * Call me with the zone->lock already held.
498  */
499 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
500 {
501         struct free_area * area;
502         unsigned int current_order;
503         struct page *page;
504
505         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
506                 area = zone->free_area + current_order;
507                 if (list_empty(&area->free_list))
508                         continue;
509
510                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
511                 list_del(&page->lru);
512                 rmv_page_order(page);
513                 area->nr_free--;
514                 zone->free_pages -= 1UL << order;
515                 return expand(zone, page, order, current_order, area);
516         }
517
518         return NULL;
519 }
520
521 /* 
522  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
523  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
524  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
525  */
526 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
527                         unsigned long count, struct list_head *list)
528 {
529         unsigned long flags;
530         int i;
531         int allocated = 0;
532         struct page *page;
533         
534         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
535         for (i = 0; i < count; ++i) {
536                 page = __rmqueue(zone, order);
537                 if (page == NULL)
538                         break;
539                 allocated++;
540                 list_add_tail(&page->lru, list);
541         }
542         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
543         return allocated;
544 }
545
546 #ifdef CONFIG_NUMA
547 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
548 void drain_remote_pages(void)
549 {
550         struct zone *zone;
551         int i;
552         unsigned long flags;
553
554         local_irq_save(flags);
555         for_each_zone(zone) {
556                 struct per_cpu_pageset *pset;
557
558                 /* Do not drain local pagesets */
559                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
560                         continue;
561
562                 pset = zone->pageset[smp_processor_id()];
563                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
564                         struct per_cpu_pages *pcp;
565
566                         pcp = &pset->pcp[i];
567                         if (pcp->count)
568                                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
569                                                 &pcp->list, 0);
570                 }
571         }
572         local_irq_restore(flags);
573 }
574 #endif
575
576 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
577 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
578 {
579         struct zone *zone;
580         int i;
581
582         for_each_zone(zone) {
583                 struct per_cpu_pageset *pset;
584
585                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
586                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
587                         struct per_cpu_pages *pcp;
588
589                         pcp = &pset->pcp[i];
590                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
591                                                 &pcp->list, 0);
592                 }
593         }
594 }
595 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
596
597 #ifdef CONFIG_PM
598
599 void mark_free_pages(struct zone *zone)
600 {
601         unsigned long zone_pfn, flags;
602         int order;
603         struct list_head *curr;
604
605         if (!zone->spanned_pages)
606                 return;
607
608         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
609         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
610                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
611
612         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
613                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
614                         unsigned long start_pfn, i;
615
616                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
617
618                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
619                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
620         }
621         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
622 }
623
624 /*
625  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
626  */
627 void drain_local_pages(void)
628 {
629         unsigned long flags;
630
631         local_irq_save(flags);  
632         __drain_pages(smp_processor_id());
633         local_irq_restore(flags);       
634 }
635 #endif /* CONFIG_PM */
636
637 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z)
638 {
639 #ifdef CONFIG_NUMA
640         unsigned long flags;
641         int cpu;
642         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
643         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
644         struct per_cpu_pageset *p;
645
646         local_irq_save(flags);
647         cpu = smp_processor_id();
648         p = zone_pcp(z,cpu);
649         if (pg == orig) {
650                 p->numa_hit++;
651         } else {
652                 p->numa_miss++;
653                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
654         }
655         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
656                 p->local_node++;
657         else
658                 p->other_node++;
659         local_irq_restore(flags);
660 #endif
661 }
662
663 /*
664  * Free a 0-order page
665  */
666 static void FASTCALL(free_hot_cold_page(struct page *page, int cold));
667 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
668 {
669         struct zone *zone = page_zone(page);
670         struct per_cpu_pages *pcp;
671         unsigned long flags;
672
673         arch_free_page(page, 0);
674
675         kernel_map_pages(page, 1, 0);
676         inc_page_state(pgfree);
677         if (PageAnon(page))
678                 page->mapping = NULL;
679         free_pages_check(__FUNCTION__, page);
680         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
681         local_irq_save(flags);
682         list_add(&page->lru, &pcp->list);
683         pcp->count++;
684         if (pcp->count >= pcp->high)
685                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
686         local_irq_restore(flags);
687         put_cpu();
688 }
689
690 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
691 {
692         free_hot_cold_page(page, 0);
693 }
694         
695 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
696 {
697         free_hot_cold_page(page, 1);
698 }
699
700 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
701 {
702         int i;
703
704         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
705         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
706                 clear_highpage(page + i);
707 }
708
709 /*
710  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
711  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
712  * or two.
713  */
714 static struct page *
715 buffered_rmqueue(struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
716 {
717         unsigned long flags;
718         struct page *page = NULL;
719         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
720
721         if (order == 0) {
722                 struct per_cpu_pages *pcp;
723
724                 pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
725                 local_irq_save(flags);
726                 if (pcp->count <= pcp->low)
727                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
728                                                 pcp->batch, &pcp->list);
729                 if (pcp->count) {
730                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
731                         list_del(&page->lru);
732                         pcp->count--;
733                 }
734                 local_irq_restore(flags);
735                 put_cpu();
736         }
737
738         if (page == NULL) {
739                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
740                 page = __rmqueue(zone, order);
741                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
742         }
743
744         if (page != NULL) {
745                 BUG_ON(bad_range(zone, page));
746                 mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
747                 prep_new_page(page, order);
748
749                 if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
750                         prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
751
752                 if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
753                         prep_compound_page(page, order);
754         }
755         return page;
756 }
757
758 /*
759  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
760  * of the allocation.
761  */
762 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
763                       int classzone_idx, int can_try_harder, gfp_t gfp_high)
764 {
765         /* free_pages my go negative - that's OK */
766         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
767         int o;
768
769         if (gfp_high)
770                 min -= min / 2;
771         if (can_try_harder)
772                 min -= min / 4;
773
774         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
775                 return 0;
776         for (o = 0; o < order; o++) {
777                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
778                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
779
780                 /* Require fewer higher order pages to be free */
781                 min >>= 1;
782
783                 if (free_pages <= min)
784                         return 0;
785         }
786         return 1;
787 }
788
789 static inline int
790 should_reclaim_zone(struct zone *z, gfp_t gfp_mask)
791 {
792         if (!z->reclaim_pages)
793                 return 0;
794         if (gfp_mask & __GFP_NORECLAIM)
795                 return 0;
796         return 1;
797 }
798
799 /*
800  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
801  */
802 struct page * fastcall
803 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
804                 struct zonelist *zonelist)
805 {
806         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
807         struct zone **zones, *z;
808         struct page *page;
809         struct reclaim_state reclaim_state;
810         struct task_struct *p = current;
811         int i;
812         int classzone_idx;
813         int do_retry;
814         int can_try_harder;
815         int did_some_progress;
816
817         might_sleep_if(wait);
818
819         /*
820          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
821          * cannot run direct reclaim, or is the caller has realtime scheduling
822          * policy
823          */
824         can_try_harder = (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait;
825
826         zones = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
827
828         if (unlikely(zones[0] == NULL)) {
829                 /* Should this ever happen?? */
830                 return NULL;
831         }
832
833         classzone_idx = zone_idx(zones[0]);
834
835 restart:
836         /*
837          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
838          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
839          */
840         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
841                 int do_reclaim = should_reclaim_zone(z, gfp_mask);
842
843                 if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
844                         continue;
845
846                 /*
847                  * If the zone is to attempt early page reclaim then this loop
848                  * will try to reclaim pages and check the watermark a second
849                  * time before giving up and falling back to the next zone.
850                  */
851 zone_reclaim_retry:
852                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_low,
853                                        classzone_idx, 0, 0)) {
854                         if (!do_reclaim)
855                                 continue;
856                         else {
857                                 zone_reclaim(z, gfp_mask, order);
858                                 /* Only try reclaim once */
859                                 do_reclaim = 0;
860                                 goto zone_reclaim_retry;
861                         }
862                 }
863
864                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
865                 if (page)
866                         goto got_pg;
867         }
868
869         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++)
870                 wakeup_kswapd(z, order);
871
872         /*
873          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
874          * coming from realtime tasks to go deeper into reserves
875          *
876          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
877          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
878          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
879          */
880         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
881                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
882                                        classzone_idx, can_try_harder,
883                                        gfp_mask & __GFP_HIGH))
884                         continue;
885
886                 if (wait && !cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
887                         continue;
888
889                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
890                 if (page)
891                         goto got_pg;
892         }
893
894         /* This allocation should allow future memory freeing. */
895
896         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
897                         && !in_interrupt()) {
898                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
899                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
900                         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
901                                 if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
902                                         continue;
903                                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
904                                 if (page)
905                                         goto got_pg;
906                         }
907                 }
908                 goto nopage;
909         }
910
911         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
912         if (!wait)
913                 goto nopage;
914
915 rebalance:
916         cond_resched();
917
918         /* We now go into synchronous reclaim */
919         p->flags |= PF_MEMALLOC;
920         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
921         p->reclaim_state = &reclaim_state;
922
923         did_some_progress = try_to_free_pages(zones, gfp_mask);
924
925         p->reclaim_state = NULL;
926         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
927
928         cond_resched();
929
930         if (likely(did_some_progress)) {
931                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
932                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
933                                                classzone_idx, can_try_harder,
934                                                gfp_mask & __GFP_HIGH))
935                                 continue;
936
937                         if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
938                                 continue;
939
940                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
941                         if (page)
942                                 goto got_pg;
943                 }
944         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
945                 /*
946                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
947                  * very high watermark here, this is only to catch
948                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
949                  * under heavy pressure.
950                  */
951                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
952                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_high,
953                                                classzone_idx, 0, 0))
954                                 continue;
955
956                         if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
957                                 continue;
958
959                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
960                         if (page)
961                                 goto got_pg;
962                 }
963
964                 out_of_memory(gfp_mask, order);
965                 goto restart;
966         }
967
968         /*
969          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
970          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
971          *
972          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
973          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
974          */
975         do_retry = 0;
976         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
977                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
978                         do_retry = 1;
979                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
980                         do_retry = 1;
981         }
982         if (do_retry) {
983                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
984                 goto rebalance;
985         }
986
987 nopage:
988         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
989                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
990                         " order:%d, mode:0x%x\n",
991                         p->comm, order, gfp_mask);
992                 dump_stack();
993                 show_mem();
994         }
995         return NULL;
996 got_pg:
997         zone_statistics(zonelist, z);
998         return page;
999 }
1000
1001 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1002
1003 /*
1004  * Common helper functions.
1005  */
1006 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1007 {
1008         struct page * page;
1009         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1010         if (!page)
1011                 return 0;
1012         return (unsigned long) page_address(page);
1013 }
1014
1015 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1016
1017 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1018 {
1019         struct page * page;
1020
1021         /*
1022          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1023          * a highmem page
1024          */
1025         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1026
1027         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1028         if (page)
1029                 return (unsigned long) page_address(page);
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1034
1035 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1036 {
1037         int i = pagevec_count(pvec);
1038
1039         while (--i >= 0)
1040                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1041 }
1042
1043 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1044 {
1045         if (put_page_testzero(page)) {
1046                 if (order == 0)
1047                         free_hot_page(page);
1048                 else
1049                         __free_pages_ok(page, order);
1050         }
1051 }
1052
1053 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1054
1055 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1056 {
1057         if (addr != 0) {
1058                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1059                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1060         }
1061 }
1062
1063 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1064
1065 /*
1066  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1067  */
1068 unsigned int nr_free_pages(void)
1069 {
1070         unsigned int sum = 0;
1071         struct zone *zone;
1072
1073         for_each_zone(zone)
1074                 sum += zone->free_pages;
1075
1076         return sum;
1077 }
1078
1079 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1080
1081 #ifdef CONFIG_NUMA
1082 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1083 {
1084         unsigned int i, sum = 0;
1085
1086         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1087                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1088
1089         return sum;
1090 }
1091 #endif
1092
1093 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1094 {
1095         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1096         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1097         unsigned int sum = 0;
1098
1099         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1100         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1101         struct zone *zone;
1102
1103         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1104                 unsigned long size = zone->present_pages;
1105                 unsigned long high = zone->pages_high;
1106                 if (size > high)
1107                         sum += size - high;
1108         }
1109
1110         return sum;
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1115  */
1116 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1117 {
1118         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1119 }
1120
1121 /*
1122  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1123  */
1124 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1125 {
1126         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1127 }
1128
1129 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1130 unsigned int nr_free_highpages (void)
1131 {
1132         pg_data_t *pgdat;
1133         unsigned int pages = 0;
1134
1135         for_each_pgdat(pgdat)
1136                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1137
1138         return pages;
1139 }
1140 #endif
1141
1142 #ifdef CONFIG_NUMA
1143 static void show_node(struct zone *zone)
1144 {
1145         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1146 }
1147 #else
1148 #define show_node(zone) do { } while (0)
1149 #endif
1150
1151 /*
1152  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1153  * The result is unavoidably approximate - it can change
1154  * during and after execution of this function.
1155  */
1156 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1157
1158 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1159 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1160 #ifdef CONFIG_SMP
1161 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1162 #endif
1163
1164 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1165 {
1166         int cpu = 0;
1167
1168         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1169         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1170
1171         cpu = first_cpu(*cpumask);
1172         while (cpu < NR_CPUS) {
1173                 unsigned long *in, *out, off;
1174
1175                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1176
1177                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1178
1179                 if (cpu < NR_CPUS)
1180                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1181
1182                 out = (unsigned long *)ret;
1183                 for (off = 0; off < nr; off++)
1184                         *out++ += *in++;
1185         }
1186 }
1187
1188 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1189 {
1190         int nr;
1191         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1192
1193         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1194         nr /= sizeof(unsigned long);
1195
1196         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1197 }
1198
1199 void get_page_state(struct page_state *ret)
1200 {
1201         int nr;
1202         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1203
1204         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1205         nr /= sizeof(unsigned long);
1206
1207         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1208 }
1209
1210 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1211 {
1212         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1213
1214         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1215 }
1216
1217 unsigned long __read_page_state(unsigned long offset)
1218 {
1219         unsigned long ret = 0;
1220         int cpu;
1221
1222         for_each_online_cpu(cpu) {
1223                 unsigned long in;
1224
1225                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1226                 ret += *((unsigned long *)in);
1227         }
1228         return ret;
1229 }
1230
1231 void __mod_page_state(unsigned long offset, unsigned long delta)
1232 {
1233         unsigned long flags;
1234         void* ptr;
1235
1236         local_irq_save(flags);
1237         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1238         *(unsigned long*)(ptr + offset) += delta;
1239         local_irq_restore(flags);
1240 }
1241
1242 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state);
1243
1244 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1245                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1246 {
1247         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1248         int i;
1249
1250         *active = 0;
1251         *inactive = 0;
1252         *free = 0;
1253         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1254                 *active += zones[i].nr_active;
1255                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1256                 *free += zones[i].free_pages;
1257         }
1258 }
1259
1260 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1261                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1262 {
1263         struct pglist_data *pgdat;
1264
1265         *active = 0;
1266         *inactive = 0;
1267         *free = 0;
1268         for_each_pgdat(pgdat) {
1269                 unsigned long l, m, n;
1270                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1271                 *active += l;
1272                 *inactive += m;
1273                 *free += n;
1274         }
1275 }
1276
1277 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1278 {
1279         val->totalram = totalram_pages;
1280         val->sharedram = 0;
1281         val->freeram = nr_free_pages();
1282         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1283 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1284         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1285         val->freehigh = nr_free_highpages();
1286 #else
1287         val->totalhigh = 0;
1288         val->freehigh = 0;
1289 #endif
1290         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1291 }
1292
1293 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1294
1295 #ifdef CONFIG_NUMA
1296 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1297 {
1298         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1299
1300         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1301         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1302         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1303         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1304         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1305 }
1306 #endif
1307
1308 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1309
1310 /*
1311  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1312  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1313  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1314  */
1315 void show_free_areas(void)
1316 {
1317         struct page_state ps;
1318         int cpu, temperature;
1319         unsigned long active;
1320         unsigned long inactive;
1321         unsigned long free;
1322         struct zone *zone;
1323
1324         for_each_zone(zone) {
1325                 show_node(zone);
1326                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1327
1328                 if (!zone->present_pages) {
1329                         printk(" empty\n");
1330                         continue;
1331                 } else
1332                         printk("\n");
1333
1334                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; ++cpu) {
1335                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1336
1337                         if (!cpu_possible(cpu))
1338                                 continue;
1339
1340                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1341
1342                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1343                                 printk("cpu %d %s: low %d, high %d, batch %d used:%d\n",
1344                                         cpu,
1345                                         temperature ? "cold" : "hot",
1346                                         pageset->pcp[temperature].low,
1347                                         pageset->pcp[temperature].high,
1348                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1349                                         pageset->pcp[temperature].count);
1350                 }
1351         }
1352
1353         get_page_state(&ps);
1354         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1355
1356         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1357                 K(nr_free_pages()),
1358                 K(nr_free_highpages()));
1359
1360         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1361                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1362                 active,
1363                 inactive,
1364                 ps.nr_dirty,
1365                 ps.nr_writeback,
1366                 ps.nr_unstable,
1367                 nr_free_pages(),
1368                 ps.nr_slab,
1369                 ps.nr_mapped,
1370                 ps.nr_page_table_pages);
1371
1372         for_each_zone(zone) {
1373                 int i;
1374
1375                 show_node(zone);
1376                 printk("%s"
1377                         " free:%lukB"
1378                         " min:%lukB"
1379                         " low:%lukB"
1380                         " high:%lukB"
1381                         " active:%lukB"
1382                         " inactive:%lukB"
1383                         " present:%lukB"
1384                         " pages_scanned:%lu"
1385                         " all_unreclaimable? %s"
1386                         "\n",
1387                         zone->name,
1388                         K(zone->free_pages),
1389                         K(zone->pages_min),
1390                         K(zone->pages_low),
1391                         K(zone->pages_high),
1392                         K(zone->nr_active),
1393                         K(zone->nr_inactive),
1394                         K(zone->present_pages),
1395                         zone->pages_scanned,
1396                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1397                         );
1398                 printk("lowmem_reserve[]:");
1399                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1400                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1401                 printk("\n");
1402         }
1403
1404         for_each_zone(zone) {
1405                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1406
1407                 show_node(zone);
1408                 printk("%s: ", zone->name);
1409                 if (!zone->present_pages) {
1410                         printk("empty\n");
1411                         continue;
1412                 }
1413
1414                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1415                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1416                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1417                         total += nr << order;
1418                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1419                 }
1420                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1421                 printk("= %lukB\n", K(total));
1422         }
1423
1424         show_swap_cache_info();
1425 }
1426
1427 /*
1428  * Builds allocation fallback zone lists.
1429  */
1430 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1431 {
1432         switch (k) {
1433                 struct zone *zone;
1434         default:
1435                 BUG();
1436         case ZONE_HIGHMEM:
1437                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1438                 if (zone->present_pages) {
1439 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1440                         BUG();
1441 #endif
1442                         zonelist->zones[j++] = zone;
1443                 }
1444         case ZONE_NORMAL:
1445                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1446                 if (zone->present_pages)
1447                         zonelist->zones[j++] = zone;
1448         case ZONE_DMA:
1449                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1450                 if (zone->present_pages)
1451                         zonelist->zones[j++] = zone;
1452         }
1453
1454         return j;
1455 }
1456
1457 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1458 {
1459         int res = ZONE_NORMAL;
1460         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1461                 res = ZONE_HIGHMEM;
1462         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1463                 res = ZONE_DMA;
1464         return res;
1465 }
1466
1467 #ifdef CONFIG_NUMA
1468 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1469 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1470 /**
1471  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1472  * @node: node whose fallback list we're appending
1473  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1474  *
1475  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1476  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1477  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1478  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1479  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1480  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1481  * on them otherwise.
1482  * It returns -1 if no node is found.
1483  */
1484 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1485 {
1486         int i, n, val;
1487         int min_val = INT_MAX;
1488         int best_node = -1;
1489
1490         for_each_online_node(i) {
1491                 cpumask_t tmp;
1492
1493                 /* Start from local node */
1494                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1495
1496                 /* Don't want a node to appear more than once */
1497                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1498                         continue;
1499
1500                 /* Use the local node if we haven't already */
1501                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1502                         best_node = node;
1503                         break;
1504                 }
1505
1506                 /* Use the distance array to find the distance */
1507                 val = node_distance(node, n);
1508
1509                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1510                 tmp = node_to_cpumask(n);
1511                 if (!cpus_empty(tmp))
1512                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1513
1514                 /* Slight preference for less loaded node */
1515                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1516                 val += node_load[n];
1517
1518                 if (val < min_val) {
1519                         min_val = val;
1520                         best_node = n;
1521                 }
1522         }
1523
1524         if (best_node >= 0)
1525                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1526
1527         return best_node;
1528 }
1529
1530 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1531 {
1532         int i, j, k, node, local_node;
1533         int prev_node, load;
1534         struct zonelist *zonelist;
1535         nodemask_t used_mask;
1536
1537         /* initialize zonelists */
1538         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1539                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1540                 zonelist->zones[0] = NULL;
1541         }
1542
1543         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1544         local_node = pgdat->node_id;
1545         load = num_online_nodes();
1546         prev_node = local_node;
1547         nodes_clear(used_mask);
1548         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1549                 /*
1550                  * We don't want to pressure a particular node.
1551                  * So adding penalty to the first node in same
1552                  * distance group to make it round-robin.
1553                  */
1554                 if (node_distance(local_node, node) !=
1555                                 node_distance(local_node, prev_node))
1556                         node_load[node] += load;
1557                 prev_node = node;
1558                 load--;
1559                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1560                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1561                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1562
1563                         k = highest_zone(i);
1564
1565                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1566                         zonelist->zones[j] = NULL;
1567                 }
1568         }
1569 }
1570
1571 #else   /* CONFIG_NUMA */
1572
1573 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1574 {
1575         int i, j, k, node, local_node;
1576
1577         local_node = pgdat->node_id;
1578         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1579                 struct zonelist *zonelist;
1580
1581                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1582
1583                 j = 0;
1584                 k = highest_zone(i);
1585                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1586                 /*
1587                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1588                  * of all the other nodes.
1589                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1590                  * building the zones for node N, we make sure that the
1591                  * zones coming right after the local ones are those from
1592                  * node N+1 (modulo N)
1593                  */
1594                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1595                         if (!node_online(node))
1596                                 continue;
1597                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1598                 }
1599                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1600                         if (!node_online(node))
1601                                 continue;
1602                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1603                 }
1604
1605                 zonelist->zones[j] = NULL;
1606         }
1607 }
1608
1609 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1610
1611 void __init build_all_zonelists(void)
1612 {
1613         int i;
1614
1615         for_each_online_node(i)
1616                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1617         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1618         cpuset_init_current_mems_allowed();
1619 }
1620
1621 /*
1622  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1623  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1624  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1625  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1626  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1627  * conservative, even though it seems large.
1628  *
1629  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1630  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1631  */
1632 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1633
1634 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1635 {
1636         unsigned long size = 1;
1637
1638         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1639
1640         while (size < pages)
1641                 size <<= 1;
1642
1643         /*
1644          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1645          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1646          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1647          */
1648         size = min(size, 4096UL);
1649
1650         return max(size, 4UL);
1651 }
1652
1653 /*
1654  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1655  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1656  * hash function before the remainder is taken.
1657  */
1658 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1659 {
1660         return ffz(~size);
1661 }
1662
1663 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1664
1665 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1666                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1667 {
1668         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1669         int i;
1670
1671         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1672                 totalpages += zones_size[i];
1673         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1674
1675         realtotalpages = totalpages;
1676         if (zholes_size)
1677                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1678                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1679         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1680         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1681 }
1682
1683
1684 /*
1685  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1686  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1687  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1688  */
1689 void __init memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1690                 unsigned long start_pfn)
1691 {
1692         struct page *page;
1693         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1694         unsigned long pfn;
1695
1696         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1697                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1698                         continue;
1699                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1700                         continue;
1701                 page = pfn_to_page(pfn);
1702                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1703                 set_page_count(page, 1);
1704                 reset_page_mapcount(page);
1705                 SetPageReserved(page);
1706                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1707 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1708                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1709                 if (!is_highmem_idx(zone))
1710                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1711 #endif
1712         }
1713 }
1714
1715 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1716                                 unsigned long size)
1717 {
1718         int order;
1719         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1720                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1721                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1722         }
1723 }
1724
1725 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1726 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1727                 unsigned long size)
1728 {
1729         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1730         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1731
1732         if (FLAGS_HAS_NODE)
1733                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1734         else
1735                 for (; snum <= end; snum++)
1736                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1737 }
1738
1739 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1740 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1741         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1742 #endif
1743
1744 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1745 {
1746         int batch;
1747
1748         /*
1749          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1750          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1751          *
1752          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1753          */
1754         batch = zone->present_pages / 1024;
1755         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1756                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1757         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1758         if (batch < 1)
1759                 batch = 1;
1760
1761         /*
1762          * We will be trying to allcoate bigger chunks of contiguous
1763          * memory of the order of fls(batch).  This should result in
1764          * better cache coloring.
1765          *
1766          * A sanity check also to ensure that batch is still in limits.
1767          */
1768         batch = (1 << fls(batch + batch/2));
1769
1770         if (fls(batch) >= (PAGE_SHIFT + MAX_ORDER - 2))
1771                 batch = PAGE_SHIFT + ((MAX_ORDER - 1 - PAGE_SHIFT)/2);
1772
1773         return batch;
1774 }
1775
1776 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1777 {
1778         struct per_cpu_pages *pcp;
1779
1780         memset(p, 0, sizeof(*p));
1781
1782         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1783         pcp->count = 0;
1784         pcp->low = 0;
1785         pcp->high = 6 * batch;
1786         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1787         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1788
1789         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1790         pcp->count = 0;
1791         pcp->low = 0;
1792         pcp->high = 2 * batch;
1793         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1794         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1795 }
1796
1797 #ifdef CONFIG_NUMA
1798 /*
1799  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1800  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1801  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1802  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1803  * with interrupts disabled.
1804  *
1805  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1806  *
1807  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1808  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1809  * hotplugged processors.
1810  *
1811  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1812  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1813  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1814  */
1815 static struct per_cpu_pageset
1816         boot_pageset[NR_CPUS];
1817
1818 /*
1819  * Dynamically allocate memory for the
1820  * per cpu pageset array in struct zone.
1821  */
1822 static int __devinit process_zones(int cpu)
1823 {
1824         struct zone *zone, *dzone;
1825
1826         for_each_zone(zone) {
1827
1828                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1829                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1830                 if (!zone->pageset[cpu])
1831                         goto bad;
1832
1833                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1834         }
1835
1836         return 0;
1837 bad:
1838         for_each_zone(dzone) {
1839                 if (dzone == zone)
1840                         break;
1841                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1842                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1843         }
1844         return -ENOMEM;
1845 }
1846
1847 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1848 {
1849 #ifdef CONFIG_NUMA
1850         struct zone *zone;
1851
1852         for_each_zone(zone) {
1853                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1854
1855                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1856                 kfree(pset);
1857         }
1858 #endif
1859 }
1860
1861 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1862                 unsigned long action,
1863                 void *hcpu)
1864 {
1865         int cpu = (long)hcpu;
1866         int ret = NOTIFY_OK;
1867
1868         switch (action) {
1869                 case CPU_UP_PREPARE:
1870                         if (process_zones(cpu))
1871                                 ret = NOTIFY_BAD;
1872                         break;
1873 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1874                 case CPU_DEAD:
1875                         free_zone_pagesets(cpu);
1876                         break;
1877 #endif
1878                 default:
1879                         break;
1880         }
1881         return ret;
1882 }
1883
1884 static struct notifier_block pageset_notifier =
1885         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1886
1887 void __init setup_per_cpu_pageset()
1888 {
1889         int err;
1890
1891         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1892          * A cpuup callback will do this for every cpu
1893          * as it comes online
1894          */
1895         err = process_zones(smp_processor_id());
1896         BUG_ON(err);
1897         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1898 }
1899
1900 #endif
1901
1902 static __devinit
1903 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1904 {
1905         int i;
1906         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1907
1908         /*
1909          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1910          * per zone.
1911          */
1912         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1913         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1914         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1915                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1916                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1917
1918         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1919                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1920 }
1921
1922 static __devinit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1923 {
1924         int cpu;
1925         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1926
1927         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1928 #ifdef CONFIG_NUMA
1929                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1930                 zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1931                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1932 #else
1933                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1934 #endif
1935         }
1936         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1937                 zone->name, zone->present_pages, batch);
1938 }
1939
1940 static __devinit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1941                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
1942 {
1943         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1944
1945         zone_wait_table_init(zone, size);
1946         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1947
1948         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
1949         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1950
1951         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1952
1953         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1954 }
1955
1956 /*
1957  * Set up the zone data structures:
1958  *   - mark all pages reserved
1959  *   - mark all memory queues empty
1960  *   - clear the memory bitmaps
1961  */
1962 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1963                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1964 {
1965         unsigned long j;
1966         int nid = pgdat->node_id;
1967         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1968
1969         pgdat_resize_init(pgdat);
1970         pgdat->nr_zones = 0;
1971         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1972         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1973         
1974         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1975                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1976                 unsigned long size, realsize;
1977
1978                 realsize = size = zones_size[j];
1979                 if (zholes_size)
1980                         realsize -= zholes_size[j];
1981
1982                 if (j == ZONE_DMA || j == ZONE_NORMAL)
1983                         nr_kernel_pages += realsize;
1984                 nr_all_pages += realsize;
1985
1986                 zone->spanned_pages = size;
1987                 zone->present_pages = realsize;
1988                 zone->name = zone_names[j];
1989                 spin_lock_init(&zone->lock);
1990                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1991                 zone_seqlock_init(zone);
1992                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1993                 zone->free_pages = 0;
1994
1995                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1996
1997                 zone_pcp_init(zone);
1998                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
1999                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2000                 zone->nr_scan_active = 0;
2001                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2002                 zone->nr_active = 0;
2003                 zone->nr_inactive = 0;
2004                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2005                 if (!size)
2006                         continue;
2007
2008                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2009                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2010                 zone_start_pfn += size;
2011         }
2012 }
2013
2014 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2015 {
2016         /* Skip empty nodes */
2017         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2018                 return;
2019
2020 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2021         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2022         if (!pgdat->node_mem_map) {
2023                 unsigned long size;
2024                 struct page *map;
2025
2026                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2027                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2028                 if (!map)
2029                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2030                 pgdat->node_mem_map = map;
2031         }
2032 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2033         /*
2034          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2035          */
2036         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2037                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2038 #endif
2039 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2040 }
2041
2042 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2043                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2044                 unsigned long *zholes_size)
2045 {
2046         pgdat->node_id = nid;
2047         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2048         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2049
2050         alloc_node_mem_map(pgdat);
2051
2052         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2053 }
2054
2055 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2056 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2057 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2058
2059 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2060 #endif
2061
2062 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2063 {
2064         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2065                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2066 }
2067
2068 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2069
2070 #include <linux/seq_file.h>
2071
2072 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2073 {
2074         pg_data_t *pgdat;
2075         loff_t node = *pos;
2076
2077         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2078                 --node;
2079
2080         return pgdat;
2081 }
2082
2083 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2084 {
2085         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2086
2087         (*pos)++;
2088         return pgdat->pgdat_next;
2089 }
2090
2091 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2092 {
2093 }
2094
2095 /* 
2096  * This walks the free areas for each zone.
2097  */
2098 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2099 {
2100         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2101         struct zone *zone;
2102         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2103         unsigned long flags;
2104         int order;
2105
2106         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2107                 if (!zone->present_pages)
2108                         continue;
2109
2110                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2111                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2112                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2113                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2114                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2115                 seq_putc(m, '\n');
2116         }
2117         return 0;
2118 }
2119
2120 struct seq_operations fragmentation_op = {
2121         .start  = frag_start,
2122         .next   = frag_next,
2123         .stop   = frag_stop,
2124         .show   = frag_show,
2125 };
2126
2127 /*
2128  * Output information about zones in @pgdat.
2129  */
2130 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2131 {
2132         pg_data_t *pgdat = arg;
2133         struct zone *zone;
2134         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2135         unsigned long flags;
2136
2137         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2138                 int i;
2139
2140                 if (!zone->present_pages)
2141                         continue;
2142
2143                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2144                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2145                 seq_printf(m,
2146                            "\n  pages free     %lu"
2147                            "\n        min      %lu"
2148                            "\n        low      %lu"
2149                            "\n        high     %lu"
2150                            "\n        active   %lu"
2151                            "\n        inactive %lu"
2152                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2153                            "\n        spanned  %lu"
2154                            "\n        present  %lu",
2155                            zone->free_pages,
2156                            zone->pages_min,
2157                            zone->pages_low,
2158                            zone->pages_high,
2159                            zone->nr_active,
2160                            zone->nr_inactive,
2161                            zone->pages_scanned,
2162                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2163                            zone->spanned_pages,
2164                            zone->present_pages);
2165                 seq_printf(m,
2166                            "\n        protection: (%lu",
2167                            zone->lowmem_reserve[0]);
2168                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2169                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2170                 seq_printf(m,
2171                            ")"
2172                            "\n  pagesets");
2173                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2174                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2175                         int j;
2176
2177                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2178                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2179                                 if (pageset->pcp[j].count)
2180                                         break;
2181                         }
2182                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2183                                 continue;
2184                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2185                                 seq_printf(m,
2186                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2187                                            "\n              count: %i"
2188                                            "\n              low:   %i"
2189                                            "\n              high:  %i"
2190                                            "\n              batch: %i",
2191                                            i, j,
2192                                            pageset->pcp[j].count,
2193                                            pageset->pcp[j].low,
2194                                            pageset->pcp[j].high,
2195                                            pageset->pcp[j].batch);
2196                         }
2197 #ifdef CONFIG_NUMA
2198                         seq_printf(m,
2199                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2200                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2201                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2202                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2203                                    "\n            local_node:     %lu"
2204                                    "\n            other_node:     %lu",
2205                                    pageset->numa_hit,
2206                                    pageset->numa_miss,
2207                                    pageset->numa_foreign,
2208                                    pageset->interleave_hit,
2209                                    pageset->local_node,
2210                                    pageset->other_node);
2211 #endif
2212                 }
2213                 seq_printf(m,
2214                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2215                            "\n  prev_priority:     %i"
2216                            "\n  temp_priority:     %i"
2217                            "\n  start_pfn:         %lu",
2218                            zone->all_unreclaimable,
2219                            zone->prev_priority,
2220                            zone->temp_priority,
2221                            zone->zone_start_pfn);
2222                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2223                 seq_putc(m, '\n');
2224         }
2225         return 0;
2226 }
2227
2228 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2229         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2230                                * fragmentation. */
2231         .next   = frag_next,
2232         .stop   = frag_stop,
2233         .show   = zoneinfo_show,
2234 };
2235
2236 static char *vmstat_text[] = {
2237         "nr_dirty",
2238         "nr_writeback",
2239         "nr_unstable",
2240         "nr_page_table_pages",
2241         "nr_mapped",
2242         "nr_slab",
2243
2244         "pgpgin",
2245         "pgpgout",
2246         "pswpin",
2247         "pswpout",
2248         "pgalloc_high",
2249
2250         "pgalloc_normal",
2251         "pgalloc_dma",
2252         "pgfree",
2253         "pgactivate",
2254         "pgdeactivate",
2255
2256         "pgfault",
2257         "pgmajfault",
2258         "pgrefill_high",
2259         "pgrefill_normal",
2260         "pgrefill_dma",
2261
2262         "pgsteal_high",
2263         "pgsteal_normal",
2264         "pgsteal_dma",
2265         "pgscan_kswapd_high",
2266         "pgscan_kswapd_normal",
2267
2268         "pgscan_kswapd_dma",
2269         "pgscan_direct_high",
2270         "pgscan_direct_normal",
2271         "pgscan_direct_dma",
2272         "pginodesteal",
2273
2274         "slabs_scanned",
2275         "kswapd_steal",
2276         "kswapd_inodesteal",
2277         "pageoutrun",
2278         "allocstall",
2279
2280         "pgrotated",
2281         "nr_bounce",
2282 };
2283
2284 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2285 {
2286         struct page_state *ps;
2287
2288         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2289                 return NULL;
2290
2291         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2292         m->private = ps;
2293         if (!ps)
2294                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2295         get_full_page_state(ps);
2296         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2297         ps->pgpgout /= 2;
2298         return (unsigned long *)ps + *pos;
2299 }
2300
2301 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2302 {
2303         (*pos)++;
2304         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2305                 return NULL;
2306         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2307 }
2308
2309 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2310 {
2311         unsigned long *l = arg;
2312         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2313
2314         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2315         return 0;
2316 }
2317
2318 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2319 {
2320         kfree(m->private);
2321         m->private = NULL;
2322 }
2323
2324 struct seq_operations vmstat_op = {
2325         .start  = vmstat_start,
2326         .next   = vmstat_next,
2327         .stop   = vmstat_stop,
2328         .show   = vmstat_show,
2329 };
2330
2331 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2332
2333 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2334 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2335                                  unsigned long action, void *hcpu)
2336 {
2337         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2338         long *count;
2339         unsigned long *src, *dest;
2340
2341         if (action == CPU_DEAD) {
2342                 int i;
2343
2344                 /* Drain local pagecache count. */
2345                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2346                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2347                 *count = 0;
2348                 local_irq_disable();
2349                 __drain_pages(cpu);
2350
2351                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2352                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2353                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2354
2355                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2356                                 i++) {
2357                         dest[i] += src[i];
2358                         src[i] = 0;
2359                 }
2360
2361                 local_irq_enable();
2362         }
2363         return NOTIFY_OK;
2364 }
2365 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2366
2367 void __init page_alloc_init(void)
2368 {
2369         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2370 }
2371
2372 /*
2373  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2374  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2375  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2376  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2377  */
2378 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2379 {
2380         struct pglist_data *pgdat;
2381         int j, idx;
2382
2383         for_each_pgdat(pgdat) {
2384                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2385                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2386                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2387
2388                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2389
2390                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2391                                 struct zone *lower_zone;
2392
2393                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2394                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2395
2396                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2397                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2398                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2399                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2400                         }
2401                 }
2402         }
2403 }
2404
2405 /*
2406  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2407  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2408  *      with respect to min_free_kbytes.
2409  */
2410 static void setup_per_zone_pages_min(void)
2411 {
2412         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2413         unsigned long lowmem_pages = 0;
2414         struct zone *zone;
2415         unsigned long flags;
2416
2417         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2418         for_each_zone(zone) {
2419                 if (!is_highmem(zone))
2420                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2421         }
2422
2423         for_each_zone(zone) {
2424                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2425                 if (is_highmem(zone)) {
2426                         /*
2427                          * Often, highmem doesn't need to reserve any pages.
2428                          * But the pages_min/low/high values are also used for
2429                          * batching up page reclaim activity so we need a
2430                          * decent value here.
2431                          */
2432                         int min_pages;
2433
2434                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2435                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2436                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2437                         if (min_pages > 128)
2438                                 min_pages = 128;
2439                         zone->pages_min = min_pages;
2440                 } else {
2441                         /* if it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2442                          * proportionate to the zone's size.
2443                          */
2444                         zone->pages_min = (pages_min * zone->present_pages) /
2445                                            lowmem_pages;
2446                 }
2447
2448                 /*
2449                  * When interpreting these watermarks, just keep in mind that:
2450                  * zone->pages_min == (zone->pages_min * 4) / 4;
2451                  */
2452                 zone->pages_low   = (zone->pages_min * 5) / 4;
2453                 zone->pages_high  = (zone->pages_min * 6) / 4;
2454                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2455         }
2456 }
2457
2458 /*
2459  * Initialise min_free_kbytes.
2460  *
2461  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2462  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2463  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2464  *
2465  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2466  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2467  *
2468  * which yields
2469  *
2470  * 16MB:        512k
2471  * 32MB:        724k
2472  * 64MB:        1024k
2473  * 128MB:       1448k
2474  * 256MB:       2048k
2475  * 512MB:       2896k
2476  * 1024MB:      4096k
2477  * 2048MB:      5792k
2478  * 4096MB:      8192k
2479  * 8192MB:      11584k
2480  * 16384MB:     16384k
2481  */
2482 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2483 {
2484         unsigned long lowmem_kbytes;
2485
2486         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2487
2488         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2489         if (min_free_kbytes < 128)
2490                 min_free_kbytes = 128;
2491         if (min_free_kbytes > 65536)
2492                 min_free_kbytes = 65536;
2493         setup_per_zone_pages_min();
2494         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2495         return 0;
2496 }
2497 module_init(init_per_zone_pages_min)
2498
2499 /*
2500  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2501  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2502  *      changes.
2503  */
2504 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2505         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2506 {
2507         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2508         setup_per_zone_pages_min();
2509         return 0;
2510 }
2511
2512 /*
2513  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2514  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2515  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2516  *
2517  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2518  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2519  * if in function of the boot time zone sizes.
2520  */
2521 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2522         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2523 {
2524         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2525         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2526         return 0;
2527 }
2528
2529 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2530
2531 #ifdef CONFIG_NUMA
2532 static int __init set_hashdist(char *str)
2533 {
2534         if (!str)
2535                 return 0;
2536         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2537         return 1;
2538 }
2539 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2540 #endif
2541
2542 /*
2543  * allocate a large system hash table from bootmem
2544  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2545  *   quantity of entries
2546  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2547  */
2548 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2549                                      unsigned long bucketsize,
2550                                      unsigned long numentries,
2551                                      int scale,
2552                                      int flags,
2553                                      unsigned int *_hash_shift,
2554                                      unsigned int *_hash_mask,
2555                                      unsigned long limit)
2556 {
2557         unsigned long long max = limit;
2558         unsigned long log2qty, size;
2559         void *table = NULL;
2560
2561         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2562         if (!numentries) {
2563                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2564                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2565                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2566                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2567                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2568
2569                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2570                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2571                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2572                 else
2573                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2574         }
2575         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2576         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2577
2578         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2579         if (max == 0) {
2580                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2581                 do_div(max, bucketsize);
2582         }
2583
2584         if (numentries > max)
2585                 numentries = max;
2586
2587         log2qty = long_log2(numentries);
2588
2589         do {
2590                 size = bucketsize << log2qty;
2591                 if (flags & HASH_EARLY)
2592                         table = alloc_bootmem(size);
2593                 else if (hashdist)
2594                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2595                 else {
2596                         unsigned long order;
2597                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2598                                 ;
2599                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2600                 }
2601         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2602
2603         if (!table)
2604                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2605
2606         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2607                tablename,
2608                (1U << log2qty),
2609                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2610                size);
2611
2612         if (_hash_shift)
2613                 *_hash_shift = log2qty;
2614         if (_hash_mask)
2615                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2616
2617         return table;
2618 }