8a52ba9fe693bcf749486c3ec5ae6f1e26849700
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40
41 #include <asm/tlbflush.h>
42 #include <asm/div64.h>
43 #include "internal.h"
44
45 /*
46  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
47  * initializer cleaner
48  */
49 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
50 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
51 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
52 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
53 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
54 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
55 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
56 long nr_swap_pages;
57 int percpu_pagelist_fraction;
58
59 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
60
61 /*
62  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
63  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
64  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
65  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
66  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
67  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
68  *
69  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
70  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
71  */
72 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
73
74 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
75
76 /*
77  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
78  * id is encoded in the upper bits of page->flags
79  */
80 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
81 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
82
83 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
84 int min_free_kbytes = 1024;
85
86 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
87 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
88
89 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
90 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
91 {
92         int ret = 0;
93         unsigned seq;
94         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
95
96         do {
97                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
98                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
99                         ret = 1;
100                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
101                         ret = 1;
102         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
103
104         return ret;
105 }
106
107 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
108 {
109 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
110         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
111                 return 0;
112 #endif
113         if (zone != page_zone(page))
114                 return 0;
115
116         return 1;
117 }
118 /*
119  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
120  */
121 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
122 {
123         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
124                 return 1;
125         if (!page_is_consistent(zone, page))
126                 return 1;
127
128         return 0;
129 }
130
131 #else
132 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
133 {
134         return 0;
135 }
136 #endif
137
138 static void bad_page(struct page *page)
139 {
140         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
141                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
142                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
143                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
144                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
145                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
146                 page_mapcount(page), page_count(page));
147         dump_stack();
148         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
149                         1 << PG_private |
150                         1 << PG_locked  |
151                         1 << PG_active  |
152                         1 << PG_dirty   |
153                         1 << PG_reclaim |
154                         1 << PG_slab    |
155                         1 << PG_swapcache |
156                         1 << PG_writeback |
157                         1 << PG_buddy );
158         set_page_count(page, 0);
159         reset_page_mapcount(page);
160         page->mapping = NULL;
161         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
162 }
163
164 /*
165  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
166  *
167  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
168  *
169  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
170  *
171  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
172  * the head page (even the head page has this).
173  *
174  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
175  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
176  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
177  */
178
179 static void free_compound_page(struct page *page)
180 {
181         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
182 }
183
184 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
185 {
186         int i;
187         int nr_pages = 1 << order;
188
189         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
190         page[1].lru.prev = (void *)order;
191         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
192                 struct page *p = page + i;
193
194                 __SetPageCompound(p);
195                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
196         }
197 }
198
199 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
200 {
201         int i;
202         int nr_pages = 1 << order;
203
204         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
205                 bad_page(page);
206
207         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
208                 struct page *p = page + i;
209
210                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
211                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
212                         bad_page(page);
213                 __ClearPageCompound(p);
214         }
215 }
216
217 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
218 {
219         int i;
220
221         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
222         /*
223          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
224          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
225          */
226         BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
227         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
228                 clear_highpage(page + i);
229 }
230
231 /*
232  * function for dealing with page's order in buddy system.
233  * zone->lock is already acquired when we use these.
234  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
235  */
236 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
237 {
238         return page_private(page);
239 }
240
241 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
242 {
243         set_page_private(page, order);
244         __SetPageBuddy(page);
245 }
246
247 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
248 {
249         __ClearPageBuddy(page);
250         set_page_private(page, 0);
251 }
252
253 /*
254  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
255  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
256  *
257  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
258  * the following equation:
259  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
260  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
261  * 1 buddy is #10:
262  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
263  *
264  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
265  * satisfies the following equation:
266  *     P = B & ~(1 << O)
267  *
268  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
269  */
270 static inline struct page *
271 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
272 {
273         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
274
275         return page + (buddy_idx - page_idx);
276 }
277
278 static inline unsigned long
279 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
280 {
281         return (page_idx & ~(1 << order));
282 }
283
284 /*
285  * This function checks whether a page is free && is the buddy
286  * we can do coalesce a page and its buddy if
287  * (a) the buddy is not in a hole &&
288  * (b) the buddy is in the buddy system &&
289  * (c) a page and its buddy have the same order &&
290  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
291  *
292  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
293  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
294  *
295  * For recording page's order, we use page_private(page).
296  */
297 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
298                                                                 int order)
299 {
300 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
301         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
302                 return 0;
303 #endif
304
305         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
306                 return 0;
307
308         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
309                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
310                 return 1;
311         }
312         return 0;
313 }
314
315 /*
316  * Freeing function for a buddy system allocator.
317  *
318  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
319  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
320  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
321  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
322  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
323  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
324  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
325  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
326  * parts of the VM system.
327  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
328  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
329  * order is recorded in page_private(page) field.
330  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
331  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
332  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
333  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
334  * triggers coalescing into a block of larger size.            
335  *
336  * -- wli
337  */
338
339 static inline void __free_one_page(struct page *page,
340                 struct zone *zone, unsigned int order)
341 {
342         unsigned long page_idx;
343         int order_size = 1 << order;
344
345         if (unlikely(PageCompound(page)))
346                 destroy_compound_page(page, order);
347
348         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
349
350         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
351         BUG_ON(bad_range(zone, page));
352
353         zone->free_pages += order_size;
354         while (order < MAX_ORDER-1) {
355                 unsigned long combined_idx;
356                 struct free_area *area;
357                 struct page *buddy;
358
359                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
360                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
361                         break;          /* Move the buddy up one level. */
362
363                 list_del(&buddy->lru);
364                 area = zone->free_area + order;
365                 area->nr_free--;
366                 rmv_page_order(buddy);
367                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
368                 page = page + (combined_idx - page_idx);
369                 page_idx = combined_idx;
370                 order++;
371         }
372         set_page_order(page, order);
373         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
374         zone->free_area[order].nr_free++;
375 }
376
377 static inline int free_pages_check(struct page *page)
378 {
379         if (unlikely(page_mapcount(page) |
380                 (page->mapping != NULL)  |
381                 (page_count(page) != 0)  |
382                 (page->flags & (
383                         1 << PG_lru     |
384                         1 << PG_private |
385                         1 << PG_locked  |
386                         1 << PG_active  |
387                         1 << PG_reclaim |
388                         1 << PG_slab    |
389                         1 << PG_swapcache |
390                         1 << PG_writeback |
391                         1 << PG_reserved |
392                         1 << PG_buddy ))))
393                 bad_page(page);
394         if (PageDirty(page))
395                 __ClearPageDirty(page);
396         /*
397          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
398          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
399          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
400          */
401         return PageReserved(page);
402 }
403
404 /*
405  * Frees a list of pages. 
406  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
407  * count is the number of pages to free.
408  *
409  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
410  * see if this freeing clears that state.
411  *
412  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
413  * pinned" detection logic.
414  */
415 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
416                                         struct list_head *list, int order)
417 {
418         spin_lock(&zone->lock);
419         zone->all_unreclaimable = 0;
420         zone->pages_scanned = 0;
421         while (count--) {
422                 struct page *page;
423
424                 BUG_ON(list_empty(list));
425                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
426                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
427                 list_del(&page->lru);
428                 __free_one_page(page, zone, order);
429         }
430         spin_unlock(&zone->lock);
431 }
432
433 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
434 {
435         LIST_HEAD(list);
436         list_add(&page->lru, &list);
437         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
438 }
439
440 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
441 {
442         unsigned long flags;
443         int i;
444         int reserved = 0;
445
446         arch_free_page(page, order);
447         if (!PageHighMem(page))
448                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
449                                            PAGE_SIZE<<order);
450
451         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
452                 reserved += free_pages_check(page + i);
453         if (reserved)
454                 return;
455
456         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
457         local_irq_save(flags);
458         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
459         free_one_page(page_zone(page), page, order);
460         local_irq_restore(flags);
461 }
462
463 /*
464  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
465  */
466 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
467 {
468         if (order == 0) {
469                 __ClearPageReserved(page);
470                 set_page_count(page, 0);
471                 set_page_refcounted(page);
472                 __free_page(page);
473         } else {
474                 int loop;
475
476                 prefetchw(page);
477                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
478                         struct page *p = &page[loop];
479
480                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
481                                 prefetchw(p + 1);
482                         __ClearPageReserved(p);
483                         set_page_count(p, 0);
484                 }
485
486                 set_page_refcounted(page);
487                 __free_pages(page, order);
488         }
489 }
490
491
492 /*
493  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
494  * Please do not alter this order without good reasons and regression
495  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
496  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
497  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
498  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
499  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
500  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
501  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
502  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
503  *
504  * -- wli
505  */
506 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
507         int low, int high, struct free_area *area)
508 {
509         unsigned long size = 1 << high;
510
511         while (high > low) {
512                 area--;
513                 high--;
514                 size >>= 1;
515                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
516                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
517                 area->nr_free++;
518                 set_page_order(&page[size], high);
519         }
520 }
521
522 /*
523  * This page is about to be returned from the page allocator
524  */
525 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
526 {
527         if (unlikely(page_mapcount(page) |
528                 (page->mapping != NULL)  |
529                 (page_count(page) != 0)  |
530                 (page->flags & (
531                         1 << PG_lru     |
532                         1 << PG_private |
533                         1 << PG_locked  |
534                         1 << PG_active  |
535                         1 << PG_dirty   |
536                         1 << PG_reclaim |
537                         1 << PG_slab    |
538                         1 << PG_swapcache |
539                         1 << PG_writeback |
540                         1 << PG_reserved |
541                         1 << PG_buddy ))))
542                 bad_page(page);
543
544         /*
545          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
546          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
547          */
548         if (PageReserved(page))
549                 return 1;
550
551         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
552                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
553                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
554         set_page_private(page, 0);
555         set_page_refcounted(page);
556         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
557
558         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
559                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
560
561         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
562                 prep_compound_page(page, order);
563
564         return 0;
565 }
566
567 /* 
568  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
569  * Call me with the zone->lock already held.
570  */
571 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
572 {
573         struct free_area * area;
574         unsigned int current_order;
575         struct page *page;
576
577         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
578                 area = zone->free_area + current_order;
579                 if (list_empty(&area->free_list))
580                         continue;
581
582                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
583                 list_del(&page->lru);
584                 rmv_page_order(page);
585                 area->nr_free--;
586                 zone->free_pages -= 1UL << order;
587                 expand(zone, page, order, current_order, area);
588                 return page;
589         }
590
591         return NULL;
592 }
593
594 /* 
595  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
596  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
597  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
598  */
599 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
600                         unsigned long count, struct list_head *list)
601 {
602         int i;
603         
604         spin_lock(&zone->lock);
605         for (i = 0; i < count; ++i) {
606                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
607                 if (unlikely(page == NULL))
608                         break;
609                 list_add_tail(&page->lru, list);
610         }
611         spin_unlock(&zone->lock);
612         return i;
613 }
614
615 #ifdef CONFIG_NUMA
616 /*
617  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
618  * belong to the currently executing processor.
619  * Note that this function must be called with the thread pinned to
620  * a single processor.
621  */
622 void drain_node_pages(int nodeid)
623 {
624         int i, z;
625         unsigned long flags;
626
627         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
628                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
629                 struct per_cpu_pageset *pset;
630
631                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
632                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
633                         struct per_cpu_pages *pcp;
634
635                         pcp = &pset->pcp[i];
636                         if (pcp->count) {
637                                 local_irq_save(flags);
638                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
639                                 pcp->count = 0;
640                                 local_irq_restore(flags);
641                         }
642                 }
643         }
644 }
645 #endif
646
647 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
648 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
649 {
650         unsigned long flags;
651         struct zone *zone;
652         int i;
653
654         for_each_zone(zone) {
655                 struct per_cpu_pageset *pset;
656
657                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
658                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
659                         struct per_cpu_pages *pcp;
660
661                         pcp = &pset->pcp[i];
662                         local_irq_save(flags);
663                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
664                         pcp->count = 0;
665                         local_irq_restore(flags);
666                 }
667         }
668 }
669 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
670
671 #ifdef CONFIG_PM
672
673 void mark_free_pages(struct zone *zone)
674 {
675         unsigned long zone_pfn, flags;
676         int order;
677         struct list_head *curr;
678
679         if (!zone->spanned_pages)
680                 return;
681
682         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
683         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
684                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
685
686         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
687                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
688                         unsigned long start_pfn, i;
689
690                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
691
692                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
693                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
694         }
695         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
696 }
697
698 /*
699  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
700  */
701 void drain_local_pages(void)
702 {
703         unsigned long flags;
704
705         local_irq_save(flags);  
706         __drain_pages(smp_processor_id());
707         local_irq_restore(flags);       
708 }
709 #endif /* CONFIG_PM */
710
711 /*
712  * Free a 0-order page
713  */
714 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
715 {
716         struct zone *zone = page_zone(page);
717         struct per_cpu_pages *pcp;
718         unsigned long flags;
719
720         arch_free_page(page, 0);
721
722         if (PageAnon(page))
723                 page->mapping = NULL;
724         if (free_pages_check(page))
725                 return;
726
727         kernel_map_pages(page, 1, 0);
728
729         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
730         local_irq_save(flags);
731         __count_vm_event(PGFREE);
732         list_add(&page->lru, &pcp->list);
733         pcp->count++;
734         if (pcp->count >= pcp->high) {
735                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
736                 pcp->count -= pcp->batch;
737         }
738         local_irq_restore(flags);
739         put_cpu();
740 }
741
742 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
743 {
744         free_hot_cold_page(page, 0);
745 }
746         
747 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
748 {
749         free_hot_cold_page(page, 1);
750 }
751
752 /*
753  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
754  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
755  * Each sub-page must be freed individually.
756  *
757  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
758  * Please consult with lkml before using this in your driver.
759  */
760 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
761 {
762         int i;
763
764         BUG_ON(PageCompound(page));
765         BUG_ON(!page_count(page));
766         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
767                 set_page_refcounted(page + i);
768 }
769
770 /*
771  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
772  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
773  * or two.
774  */
775 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
776                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
777 {
778         unsigned long flags;
779         struct page *page;
780         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
781         int cpu;
782
783 again:
784         cpu  = get_cpu();
785         if (likely(order == 0)) {
786                 struct per_cpu_pages *pcp;
787
788                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
789                 local_irq_save(flags);
790                 if (!pcp->count) {
791                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
792                                                 pcp->batch, &pcp->list);
793                         if (unlikely(!pcp->count))
794                                 goto failed;
795                 }
796                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
797                 list_del(&page->lru);
798                 pcp->count--;
799         } else {
800                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
801                 page = __rmqueue(zone, order);
802                 spin_unlock(&zone->lock);
803                 if (!page)
804                         goto failed;
805         }
806
807         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
808         zone_statistics(zonelist, zone);
809         local_irq_restore(flags);
810         put_cpu();
811
812         BUG_ON(bad_range(zone, page));
813         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
814                 goto again;
815         return page;
816
817 failed:
818         local_irq_restore(flags);
819         put_cpu();
820         return NULL;
821 }
822
823 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
824 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
825 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
826 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
827 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
828 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
829 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
830
831 /*
832  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
833  * of the allocation.
834  */
835 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
836                       int classzone_idx, int alloc_flags)
837 {
838         /* free_pages my go negative - that's OK */
839         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
840         int o;
841
842         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
843                 min -= min / 2;
844         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
845                 min -= min / 4;
846
847         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
848                 return 0;
849         for (o = 0; o < order; o++) {
850                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
851                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
852
853                 /* Require fewer higher order pages to be free */
854                 min >>= 1;
855
856                 if (free_pages <= min)
857                         return 0;
858         }
859         return 1;
860 }
861
862 /*
863  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
864  * a page.
865  */
866 static struct page *
867 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
868                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
869 {
870         struct zone **z = zonelist->zones;
871         struct page *page = NULL;
872         int classzone_idx = zone_idx(*z);
873
874         /*
875          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
876          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
877          */
878         do {
879                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
880                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
881                         continue;
882
883                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
884                         unsigned long mark;
885                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
886                                 mark = (*z)->pages_min;
887                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
888                                 mark = (*z)->pages_low;
889                         else
890                                 mark = (*z)->pages_high;
891                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
892                                     classzone_idx, alloc_flags))
893                                 if (!zone_reclaim_mode ||
894                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
895                                         continue;
896                 }
897
898                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
899                 if (page) {
900                         break;
901                 }
902         } while (*(++z) != NULL);
903         return page;
904 }
905
906 /*
907  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
908  */
909 struct page * fastcall
910 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
911                 struct zonelist *zonelist)
912 {
913         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
914         struct zone **z;
915         struct page *page;
916         struct reclaim_state reclaim_state;
917         struct task_struct *p = current;
918         int do_retry;
919         int alloc_flags;
920         int did_some_progress;
921
922         might_sleep_if(wait);
923
924 restart:
925         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
926
927         if (unlikely(*z == NULL)) {
928                 /* Should this ever happen?? */
929                 return NULL;
930         }
931
932         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
933                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
934         if (page)
935                 goto got_pg;
936
937         do {
938                 wakeup_kswapd(*z, order);
939         } while (*(++z));
940
941         /*
942          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
943          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
944          * to how we want to proceed.
945          *
946          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
947          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
948          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
949          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
950          */
951         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
952         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
953                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
954         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
955                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
956         if (wait)
957                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
958
959         /*
960          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
961          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
962          *
963          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
964          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
965          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
966          */
967         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
968         if (page)
969                 goto got_pg;
970
971         /* This allocation should allow future memory freeing. */
972
973         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
974                         && !in_interrupt()) {
975                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
976 nofail_alloc:
977                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
978                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
979                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
980                         if (page)
981                                 goto got_pg;
982                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
983                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
984                                 goto nofail_alloc;
985                         }
986                 }
987                 goto nopage;
988         }
989
990         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
991         if (!wait)
992                 goto nopage;
993
994 rebalance:
995         cond_resched();
996
997         /* We now go into synchronous reclaim */
998         cpuset_memory_pressure_bump();
999         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1000         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1001         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1002
1003         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1004
1005         p->reclaim_state = NULL;
1006         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1007
1008         cond_resched();
1009
1010         if (likely(did_some_progress)) {
1011                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1012                                                 zonelist, alloc_flags);
1013                 if (page)
1014                         goto got_pg;
1015         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1016                 /*
1017                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1018                  * very high watermark here, this is only to catch
1019                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1020                  * under heavy pressure.
1021                  */
1022                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1023                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1024                 if (page)
1025                         goto got_pg;
1026
1027                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1028                 goto restart;
1029         }
1030
1031         /*
1032          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1033          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1034          *
1035          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1036          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1037          */
1038         do_retry = 0;
1039         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1040                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1041                         do_retry = 1;
1042                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1043                         do_retry = 1;
1044         }
1045         if (do_retry) {
1046                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1047                 goto rebalance;
1048         }
1049
1050 nopage:
1051         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1052                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1053                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1054                         p->comm, order, gfp_mask);
1055                 dump_stack();
1056                 show_mem();
1057         }
1058 got_pg:
1059         return page;
1060 }
1061
1062 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1063
1064 /*
1065  * Common helper functions.
1066  */
1067 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1068 {
1069         struct page * page;
1070         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1071         if (!page)
1072                 return 0;
1073         return (unsigned long) page_address(page);
1074 }
1075
1076 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1077
1078 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1079 {
1080         struct page * page;
1081
1082         /*
1083          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1084          * a highmem page
1085          */
1086         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1087
1088         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1089         if (page)
1090                 return (unsigned long) page_address(page);
1091         return 0;
1092 }
1093
1094 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1095
1096 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1097 {
1098         int i = pagevec_count(pvec);
1099
1100         while (--i >= 0)
1101                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1102 }
1103
1104 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1105 {
1106         if (put_page_testzero(page)) {
1107                 if (order == 0)
1108                         free_hot_page(page);
1109                 else
1110                         __free_pages_ok(page, order);
1111         }
1112 }
1113
1114 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1115
1116 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1117 {
1118         if (addr != 0) {
1119                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1120                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1121         }
1122 }
1123
1124 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1125
1126 /*
1127  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1128  */
1129 unsigned int nr_free_pages(void)
1130 {
1131         unsigned int sum = 0;
1132         struct zone *zone;
1133
1134         for_each_zone(zone)
1135                 sum += zone->free_pages;
1136
1137         return sum;
1138 }
1139
1140 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1141
1142 #ifdef CONFIG_NUMA
1143 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1144 {
1145         unsigned int i, sum = 0;
1146
1147         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1148                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1149
1150         return sum;
1151 }
1152 #endif
1153
1154 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1155 {
1156         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1157         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1158         unsigned int sum = 0;
1159
1160         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1161         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1162         struct zone *zone;
1163
1164         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1165                 unsigned long size = zone->present_pages;
1166                 unsigned long high = zone->pages_high;
1167                 if (size > high)
1168                         sum += size - high;
1169         }
1170
1171         return sum;
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1176  */
1177 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1178 {
1179         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1184  */
1185 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1186 {
1187         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1188 }
1189
1190 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1191 unsigned int nr_free_highpages (void)
1192 {
1193         pg_data_t *pgdat;
1194         unsigned int pages = 0;
1195
1196         for_each_online_pgdat(pgdat)
1197                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1198
1199         return pages;
1200 }
1201 #endif
1202
1203 #ifdef CONFIG_NUMA
1204 static void show_node(struct zone *zone)
1205 {
1206         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1207 }
1208 #else
1209 #define show_node(zone) do { } while (0)
1210 #endif
1211
1212 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1213 {
1214         val->totalram = totalram_pages;
1215         val->sharedram = 0;
1216         val->freeram = nr_free_pages();
1217         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1218 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1219         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1220         val->freehigh = nr_free_highpages();
1221 #else
1222         val->totalhigh = 0;
1223         val->freehigh = 0;
1224 #endif
1225         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1226 }
1227
1228 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1229
1230 #ifdef CONFIG_NUMA
1231 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1232 {
1233         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1234
1235         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1236         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1237         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1238         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1239         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1240 }
1241 #endif
1242
1243 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1244
1245 /*
1246  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1247  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1248  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1249  */
1250 void show_free_areas(void)
1251 {
1252         int cpu, temperature;
1253         unsigned long active;
1254         unsigned long inactive;
1255         unsigned long free;
1256         struct zone *zone;
1257
1258         for_each_zone(zone) {
1259                 show_node(zone);
1260                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1261
1262                 if (!populated_zone(zone)) {
1263                         printk(" empty\n");
1264                         continue;
1265                 } else
1266                         printk("\n");
1267
1268                 for_each_online_cpu(cpu) {
1269                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1270
1271                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1272
1273                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1274                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1275                                         cpu,
1276                                         temperature ? "cold" : "hot",
1277                                         pageset->pcp[temperature].high,
1278                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1279                                         pageset->pcp[temperature].count);
1280                 }
1281         }
1282
1283         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1284
1285         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1286                 K(nr_free_pages()),
1287                 K(nr_free_highpages()));
1288
1289         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1290                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1291                 active,
1292                 inactive,
1293                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1294                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1295                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1296                 nr_free_pages(),
1297                 global_page_state(NR_SLAB),
1298                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1299                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1300
1301         for_each_zone(zone) {
1302                 int i;
1303
1304                 show_node(zone);
1305                 printk("%s"
1306                         " free:%lukB"
1307                         " min:%lukB"
1308                         " low:%lukB"
1309                         " high:%lukB"
1310                         " active:%lukB"
1311                         " inactive:%lukB"
1312                         " present:%lukB"
1313                         " pages_scanned:%lu"
1314                         " all_unreclaimable? %s"
1315                         "\n",
1316                         zone->name,
1317                         K(zone->free_pages),
1318                         K(zone->pages_min),
1319                         K(zone->pages_low),
1320                         K(zone->pages_high),
1321                         K(zone->nr_active),
1322                         K(zone->nr_inactive),
1323                         K(zone->present_pages),
1324                         zone->pages_scanned,
1325                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1326                         );
1327                 printk("lowmem_reserve[]:");
1328                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1329                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1330                 printk("\n");
1331         }
1332
1333         for_each_zone(zone) {
1334                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1335
1336                 show_node(zone);
1337                 printk("%s: ", zone->name);
1338                 if (!populated_zone(zone)) {
1339                         printk("empty\n");
1340                         continue;
1341                 }
1342
1343                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1344                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1345                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1346                         total += nr[order] << order;
1347                 }
1348                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1349                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1350                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1351                 printk("= %lukB\n", K(total));
1352         }
1353
1354         show_swap_cache_info();
1355 }
1356
1357 /*
1358  * Builds allocation fallback zone lists.
1359  *
1360  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1361  */
1362 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1363                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1364 {
1365         struct zone *zone;
1366
1367         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1368
1369         do {
1370                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1371                 if (populated_zone(zone)) {
1372 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1373                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1374 #endif
1375                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1376                         check_highest_zone(zone_type);
1377                 }
1378                 zone_type--;
1379
1380         } while (zone_type >= 0);
1381         return nr_zones;
1382 }
1383
1384 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1385 {
1386         int res = ZONE_NORMAL;
1387         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1388                 res = ZONE_HIGHMEM;
1389         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1390                 res = ZONE_DMA32;
1391         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1392                 res = ZONE_DMA;
1393         return res;
1394 }
1395
1396 #ifdef CONFIG_NUMA
1397 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1398 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1399 /**
1400  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1401  * @node: node whose fallback list we're appending
1402  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1403  *
1404  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1405  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1406  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1407  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1408  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1409  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1410  * on them otherwise.
1411  * It returns -1 if no node is found.
1412  */
1413 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1414 {
1415         int n, val;
1416         int min_val = INT_MAX;
1417         int best_node = -1;
1418
1419         /* Use the local node if we haven't already */
1420         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1421                 node_set(node, *used_node_mask);
1422                 return node;
1423         }
1424
1425         for_each_online_node(n) {
1426                 cpumask_t tmp;
1427
1428                 /* Don't want a node to appear more than once */
1429                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1430                         continue;
1431
1432                 /* Use the distance array to find the distance */
1433                 val = node_distance(node, n);
1434
1435                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1436                 val += (n < node);
1437
1438                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1439                 tmp = node_to_cpumask(n);
1440                 if (!cpus_empty(tmp))
1441                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1442
1443                 /* Slight preference for less loaded node */
1444                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1445                 val += node_load[n];
1446
1447                 if (val < min_val) {
1448                         min_val = val;
1449                         best_node = n;
1450                 }
1451         }
1452
1453         if (best_node >= 0)
1454                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1455
1456         return best_node;
1457 }
1458
1459 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1460 {
1461         int i, j, k, node, local_node;
1462         int prev_node, load;
1463         struct zonelist *zonelist;
1464         nodemask_t used_mask;
1465
1466         /* initialize zonelists */
1467         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1468                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1469                 zonelist->zones[0] = NULL;
1470         }
1471
1472         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1473         local_node = pgdat->node_id;
1474         load = num_online_nodes();
1475         prev_node = local_node;
1476         nodes_clear(used_mask);
1477         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1478                 int distance = node_distance(local_node, node);
1479
1480                 /*
1481                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1482                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1483                  */
1484                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1485                         zone_reclaim_mode = 1;
1486
1487                 /*
1488                  * We don't want to pressure a particular node.
1489                  * So adding penalty to the first node in same
1490                  * distance group to make it round-robin.
1491                  */
1492
1493                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1494                         node_load[node] += load;
1495                 prev_node = node;
1496                 load--;
1497                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1498                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1499                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1500
1501                         k = highest_zone(i);
1502
1503                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1504                         zonelist->zones[j] = NULL;
1505                 }
1506         }
1507 }
1508
1509 #else   /* CONFIG_NUMA */
1510
1511 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1512 {
1513         int i, j, k, node, local_node;
1514
1515         local_node = pgdat->node_id;
1516         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1517                 struct zonelist *zonelist;
1518
1519                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1520
1521                 j = 0;
1522                 k = highest_zone(i);
1523                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1524                 /*
1525                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1526                  * of all the other nodes.
1527                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1528                  * building the zones for node N, we make sure that the
1529                  * zones coming right after the local ones are those from
1530                  * node N+1 (modulo N)
1531                  */
1532                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1533                         if (!node_online(node))
1534                                 continue;
1535                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1536                 }
1537                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1538                         if (!node_online(node))
1539                                 continue;
1540                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1541                 }
1542
1543                 zonelist->zones[j] = NULL;
1544         }
1545 }
1546
1547 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1548
1549 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1550 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1551 {
1552         int nid;
1553         for_each_online_node(nid)
1554                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1555         return 0;
1556 }
1557
1558 void __meminit build_all_zonelists(void)
1559 {
1560         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1561                 __build_all_zonelists(0);
1562                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1563         } else {
1564                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1565                    of zonelist */
1566                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1567                 /* cpuset refresh routine should be here */
1568         }
1569         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1570         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1571                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1572 }
1573
1574 /*
1575  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1576  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1577  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1578  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1579  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1580  * conservative, even though it seems large.
1581  *
1582  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1583  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1584  */
1585 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1586
1587 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1588 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1589 {
1590         unsigned long size = 1;
1591
1592         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1593
1594         while (size < pages)
1595                 size <<= 1;
1596
1597         /*
1598          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1599          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1600          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1601          */
1602         size = min(size, 4096UL);
1603
1604         return max(size, 4UL);
1605 }
1606 #else
1607 /*
1608  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1609  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1610  *
1611  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1612  *
1613  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1614  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1615  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1616  *
1617  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1618  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1619  *
1620  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1621  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1622  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1623  */
1624 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1625 {
1626         return 4096UL;
1627 }
1628 #endif
1629
1630 /*
1631  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1632  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1633  * hash function before the remainder is taken.
1634  */
1635 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1636 {
1637         return ffz(~size);
1638 }
1639
1640 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1641
1642 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1643                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1644 {
1645         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1646         int i;
1647
1648         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1649                 totalpages += zones_size[i];
1650         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1651
1652         realtotalpages = totalpages;
1653         if (zholes_size)
1654                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1655                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1656         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1657         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1658 }
1659
1660
1661 /*
1662  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1663  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1664  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1665  */
1666 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1667                 unsigned long start_pfn)
1668 {
1669         struct page *page;
1670         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1671         unsigned long pfn;
1672
1673         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1674                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1675                         continue;
1676                 page = pfn_to_page(pfn);
1677                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1678                 init_page_count(page);
1679                 reset_page_mapcount(page);
1680                 SetPageReserved(page);
1681                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1682 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1683                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1684                 if (!is_highmem_idx(zone))
1685                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1686 #endif
1687         }
1688 }
1689
1690 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1691                                 unsigned long size)
1692 {
1693         int order;
1694         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1695                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1696                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1697         }
1698 }
1699
1700 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1701 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1702                 unsigned long size)
1703 {
1704         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1705         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1706
1707         if (FLAGS_HAS_NODE)
1708                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1709         else
1710                 for (; snum <= end; snum++)
1711                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1712 }
1713
1714 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1715 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1716         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1717 #endif
1718
1719 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1720 {
1721         int batch;
1722
1723         /*
1724          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1725          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1726          *
1727          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1728          */
1729         batch = zone->present_pages / 1024;
1730         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1731                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1732         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1733         if (batch < 1)
1734                 batch = 1;
1735
1736         /*
1737          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1738          * of 2 value was found to be more likely to have
1739          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1740          *
1741          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1742          * batches of pages, one task can end up with a lot
1743          * of pages of one half of the possible page colors
1744          * and the other with pages of the other colors.
1745          */
1746         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1747
1748         return batch;
1749 }
1750
1751 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1752 {
1753         struct per_cpu_pages *pcp;
1754
1755         memset(p, 0, sizeof(*p));
1756
1757         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1758         pcp->count = 0;
1759         pcp->high = 6 * batch;
1760         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1761         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1762
1763         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1764         pcp->count = 0;
1765         pcp->high = 2 * batch;
1766         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1767         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1768 }
1769
1770 /*
1771  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1772  * to the value high for the pageset p.
1773  */
1774
1775 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1776                                 unsigned long high)
1777 {
1778         struct per_cpu_pages *pcp;
1779
1780         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1781         pcp->high = high;
1782         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1783         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1784                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1785 }
1786
1787
1788 #ifdef CONFIG_NUMA
1789 /*
1790  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1791  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1792  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1793  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1794  * with interrupts disabled.
1795  *
1796  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1797  *
1798  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1799  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1800  * hotplugged processors.
1801  *
1802  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1803  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1804  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1805  */
1806 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1807
1808 /*
1809  * Dynamically allocate memory for the
1810  * per cpu pageset array in struct zone.
1811  */
1812 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1813 {
1814         struct zone *zone, *dzone;
1815
1816         for_each_zone(zone) {
1817
1818                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1819                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1820                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1821                         goto bad;
1822
1823                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1824
1825                 if (percpu_pagelist_fraction)
1826                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1827                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1828         }
1829
1830         return 0;
1831 bad:
1832         for_each_zone(dzone) {
1833                 if (dzone == zone)
1834                         break;
1835                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1836                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1837         }
1838         return -ENOMEM;
1839 }
1840
1841 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1842 {
1843         struct zone *zone;
1844
1845         for_each_zone(zone) {
1846                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1847
1848                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1849                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1850                         kfree(pset);
1851                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1852         }
1853 }
1854
1855 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1856                 unsigned long action,
1857                 void *hcpu)
1858 {
1859         int cpu = (long)hcpu;
1860         int ret = NOTIFY_OK;
1861
1862         switch (action) {
1863                 case CPU_UP_PREPARE:
1864                         if (process_zones(cpu))
1865                                 ret = NOTIFY_BAD;
1866                         break;
1867                 case CPU_UP_CANCELED:
1868                 case CPU_DEAD:
1869                         free_zone_pagesets(cpu);
1870                         break;
1871                 default:
1872                         break;
1873         }
1874         return ret;
1875 }
1876
1877 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1878         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1879
1880 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1881 {
1882         int err;
1883
1884         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1885          * A cpuup callback will do this for every cpu
1886          * as it comes online
1887          */
1888         err = process_zones(smp_processor_id());
1889         BUG_ON(err);
1890         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1891 }
1892
1893 #endif
1894
1895 static __meminit
1896 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1897 {
1898         int i;
1899         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1900         size_t alloc_size;
1901
1902         /*
1903          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1904          * per zone.
1905          */
1906         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1907                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1908         zone->wait_table_bits =
1909                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1910         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1911                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1912
1913         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1914                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1915                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1916         } else {
1917                 /*
1918                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1919                  * via memory hot-add.
1920                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1921                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1922                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1923                  * node itself as well.
1924                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1925                  * necessary.
1926                  */
1927                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1928         }
1929         if (!zone->wait_table)
1930                 return -ENOMEM;
1931
1932         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1933                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1934
1935         return 0;
1936 }
1937
1938 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1939 {
1940         int cpu;
1941         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1942
1943         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1944 #ifdef CONFIG_NUMA
1945                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1946                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1947                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1948 #else
1949                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1950 #endif
1951         }
1952         if (zone->present_pages)
1953                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1954                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1955 }
1956
1957 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1958                                         unsigned long zone_start_pfn,
1959                                         unsigned long size)
1960 {
1961         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1962         int ret;
1963         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1964         if (ret)
1965                 return ret;
1966         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1967
1968         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1969
1970         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1971
1972         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1973
1974         return 0;
1975 }
1976
1977 /*
1978  * Set up the zone data structures:
1979  *   - mark all pages reserved
1980  *   - mark all memory queues empty
1981  *   - clear the memory bitmaps
1982  */
1983 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1984                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1985 {
1986         unsigned long j;
1987         int nid = pgdat->node_id;
1988         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1989         int ret;
1990
1991         pgdat_resize_init(pgdat);
1992         pgdat->nr_zones = 0;
1993         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1994         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1995         
1996         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1997                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1998                 unsigned long size, realsize;
1999
2000                 realsize = size = zones_size[j];
2001                 if (zholes_size)
2002                         realsize -= zholes_size[j];
2003
2004                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2005                         nr_kernel_pages += realsize;
2006                 nr_all_pages += realsize;
2007
2008                 zone->spanned_pages = size;
2009                 zone->present_pages = realsize;
2010 #ifdef CONFIG_NUMA
2011                 zone->min_unmapped_ratio = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2012                                                 / 100;
2013 #endif
2014                 zone->name = zone_names[j];
2015                 spin_lock_init(&zone->lock);
2016                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2017                 zone_seqlock_init(zone);
2018                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2019                 zone->free_pages = 0;
2020
2021                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2022
2023                 zone_pcp_init(zone);
2024                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2025                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2026                 zone->nr_scan_active = 0;
2027                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2028                 zone->nr_active = 0;
2029                 zone->nr_inactive = 0;
2030                 zap_zone_vm_stats(zone);
2031                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2032                 if (!size)
2033                         continue;
2034
2035                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2036                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2037                 BUG_ON(ret);
2038                 zone_start_pfn += size;
2039         }
2040 }
2041
2042 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2043 {
2044         /* Skip empty nodes */
2045         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2046                 return;
2047
2048 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2049         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2050         if (!pgdat->node_mem_map) {
2051                 unsigned long size, start, end;
2052                 struct page *map;
2053
2054                 /*
2055                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2056                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2057                  * for the buddy allocator to function correctly.
2058                  */
2059                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2060                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2061                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2062                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2063                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2064                 if (!map)
2065                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2066                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2067         }
2068 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2069         /*
2070          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2071          */
2072         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2073                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2074 #endif
2075 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2076 }
2077
2078 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2079                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2080                 unsigned long *zholes_size)
2081 {
2082         pgdat->node_id = nid;
2083         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2084         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2085
2086         alloc_node_mem_map(pgdat);
2087
2088         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2089 }
2090
2091 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2092 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2093 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2094
2095 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2096 #endif
2097
2098 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2099 {
2100         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2101                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2102 }
2103
2104 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2105 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2106                                  unsigned long action, void *hcpu)
2107 {
2108         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2109
2110         if (action == CPU_DEAD) {
2111                 local_irq_disable();
2112                 __drain_pages(cpu);
2113                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2114                 local_irq_enable();
2115                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2116         }
2117         return NOTIFY_OK;
2118 }
2119 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2120
2121 void __init page_alloc_init(void)
2122 {
2123         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2124 }
2125
2126 /*
2127  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2128  *      or min_free_kbytes changes.
2129  */
2130 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2131 {
2132         struct pglist_data *pgdat;
2133         unsigned long reserve_pages = 0;
2134         int i, j;
2135
2136         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2137                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2138                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2139                         unsigned long max = 0;
2140
2141                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2142                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2143                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2144                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2145                         }
2146
2147                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2148                         max += zone->pages_high;
2149
2150                         if (max > zone->present_pages)
2151                                 max = zone->present_pages;
2152                         reserve_pages += max;
2153                 }
2154         }
2155         totalreserve_pages = reserve_pages;
2156 }
2157
2158 /*
2159  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2160  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2161  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2162  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2163  */
2164 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2165 {
2166         struct pglist_data *pgdat;
2167         int j, idx;
2168
2169         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2170                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2171                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2172                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2173
2174                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2175
2176                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2177                                 struct zone *lower_zone;
2178
2179                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2180                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2181
2182                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2183                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2184                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2185                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2186                         }
2187                 }
2188         }
2189
2190         /* update totalreserve_pages */
2191         calculate_totalreserve_pages();
2192 }
2193
2194 /*
2195  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2196  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2197  *      with respect to min_free_kbytes.
2198  */
2199 void setup_per_zone_pages_min(void)
2200 {
2201         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2202         unsigned long lowmem_pages = 0;
2203         struct zone *zone;
2204         unsigned long flags;
2205
2206         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2207         for_each_zone(zone) {
2208                 if (!is_highmem(zone))
2209                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2210         }
2211
2212         for_each_zone(zone) {
2213                 u64 tmp;
2214
2215                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2216                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2217                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2218                 if (is_highmem(zone)) {
2219                         /*
2220                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2221                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2222                          * value here.
2223                          *
2224                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2225                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2226                          * not be capped for highmem.
2227                          */
2228                         int min_pages;
2229
2230                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2231                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2232                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2233                         if (min_pages > 128)
2234                                 min_pages = 128;
2235                         zone->pages_min = min_pages;
2236                 } else {
2237                         /*
2238                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2239                          * proportionate to the zone's size.
2240                          */
2241                         zone->pages_min = tmp;
2242                 }
2243
2244                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2245                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2246                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2247         }
2248
2249         /* update totalreserve_pages */
2250         calculate_totalreserve_pages();
2251 }
2252
2253 /*
2254  * Initialise min_free_kbytes.
2255  *
2256  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2257  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2258  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2259  *
2260  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2261  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2262  *
2263  * which yields
2264  *
2265  * 16MB:        512k
2266  * 32MB:        724k
2267  * 64MB:        1024k
2268  * 128MB:       1448k
2269  * 256MB:       2048k
2270  * 512MB:       2896k
2271  * 1024MB:      4096k
2272  * 2048MB:      5792k
2273  * 4096MB:      8192k
2274  * 8192MB:      11584k
2275  * 16384MB:     16384k
2276  */
2277 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2278 {
2279         unsigned long lowmem_kbytes;
2280
2281         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2282
2283         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2284         if (min_free_kbytes < 128)
2285                 min_free_kbytes = 128;
2286         if (min_free_kbytes > 65536)
2287                 min_free_kbytes = 65536;
2288         setup_per_zone_pages_min();
2289         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2290         return 0;
2291 }
2292 module_init(init_per_zone_pages_min)
2293
2294 /*
2295  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2296  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2297  *      changes.
2298  */
2299 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2300         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2301 {
2302         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2303         setup_per_zone_pages_min();
2304         return 0;
2305 }
2306
2307 #ifdef CONFIG_NUMA
2308 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2309         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2310 {
2311         struct zone *zone;
2312         int rc;
2313
2314         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2315         if (rc)
2316                 return rc;
2317
2318         for_each_zone(zone)
2319                 zone->min_unmapped_ratio = (zone->present_pages *
2320                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2321         return 0;
2322 }
2323 #endif
2324
2325 /*
2326  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2327  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2328  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2329  *
2330  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2331  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2332  * if in function of the boot time zone sizes.
2333  */
2334 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2335         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2336 {
2337         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2338         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2339         return 0;
2340 }
2341
2342 /*
2343  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2344  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2345  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2346  */
2347
2348 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2349         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2350 {
2351         struct zone *zone;
2352         unsigned int cpu;
2353         int ret;
2354
2355         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2356         if (!write || (ret == -EINVAL))
2357                 return ret;
2358         for_each_zone(zone) {
2359                 for_each_online_cpu(cpu) {
2360                         unsigned long  high;
2361                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2362                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2363                 }
2364         }
2365         return 0;
2366 }
2367
2368 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2369
2370 #ifdef CONFIG_NUMA
2371 static int __init set_hashdist(char *str)
2372 {
2373         if (!str)
2374                 return 0;
2375         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2376         return 1;
2377 }
2378 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2379 #endif
2380
2381 /*
2382  * allocate a large system hash table from bootmem
2383  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2384  *   quantity of entries
2385  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2386  */
2387 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2388                                      unsigned long bucketsize,
2389                                      unsigned long numentries,
2390                                      int scale,
2391                                      int flags,
2392                                      unsigned int *_hash_shift,
2393                                      unsigned int *_hash_mask,
2394                                      unsigned long limit)
2395 {
2396         unsigned long long max = limit;
2397         unsigned long log2qty, size;
2398         void *table = NULL;
2399
2400         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2401         if (!numentries) {
2402                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2403                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2404                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2405                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2406                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2407
2408                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2409                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2410                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2411                 else
2412                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2413         }
2414         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2415
2416         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2417         if (max == 0) {
2418                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2419                 do_div(max, bucketsize);
2420         }
2421
2422         if (numentries > max)
2423                 numentries = max;
2424
2425         log2qty = long_log2(numentries);
2426
2427         do {
2428                 size = bucketsize << log2qty;
2429                 if (flags & HASH_EARLY)
2430                         table = alloc_bootmem(size);
2431                 else if (hashdist)
2432                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2433                 else {
2434                         unsigned long order;
2435                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2436                                 ;
2437                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2438                 }
2439         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2440
2441         if (!table)
2442                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2443
2444         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2445                tablename,
2446                (1U << log2qty),
2447                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2448                size);
2449
2450         if (_hash_shift)
2451                 *_hash_shift = log2qty;
2452         if (_hash_mask)
2453                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2454
2455         return table;
2456 }
2457
2458 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
2459 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
2460 {
2461         return __pfn_to_page(pfn);
2462 }
2463 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
2464 {
2465         return __page_to_pfn(page);
2466 }
2467 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
2468 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
2469 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */