[PATCH] gfp_t: infrastructure
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/config.h>
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/notifier.h>
32 #include <linux/topology.h>
33 #include <linux/sysctl.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38
39 #include <asm/tlbflush.h>
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
44  * initializer cleaner
45  */
46 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
47 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
48 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
49 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
50 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
51 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
52 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
53 long nr_swap_pages;
54
55 /*
56  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
57  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
58  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
59  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
60  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
61  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
62  */
63 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 32 };
64
65 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
66 EXPORT_SYMBOL(nr_swap_pages);
67
68 /*
69  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
70  * id is encoded in the upper bits of page->flags
71  */
72 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
73 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
74
75 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "Normal", "HighMem" };
76 int min_free_kbytes = 1024;
77
78 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
79 unsigned long __initdata nr_all_pages;
80
81 /*
82  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
83  */
84 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
85 {
86         if (page_to_pfn(page) >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
87                 return 1;
88         if (page_to_pfn(page) < zone->zone_start_pfn)
89                 return 1;
90 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
91         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
92                 return 1;
93 #endif
94         if (zone != page_zone(page))
95                 return 1;
96         return 0;
97 }
98
99 static void bad_page(const char *function, struct page *page)
100 {
101         printk(KERN_EMERG "Bad page state at %s (in process '%s', page %p)\n",
102                 function, current->comm, page);
103         printk(KERN_EMERG "flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
104                 (int)(2*sizeof(page_flags_t)), (unsigned long)page->flags,
105                 page->mapping, page_mapcount(page), page_count(page));
106         printk(KERN_EMERG "Backtrace:\n");
107         dump_stack();
108         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
109         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
110                         1 << PG_private |
111                         1 << PG_locked  |
112                         1 << PG_active  |
113                         1 << PG_dirty   |
114                         1 << PG_reclaim |
115                         1 << PG_slab    |
116                         1 << PG_swapcache |
117                         1 << PG_writeback);
118         set_page_count(page, 0);
119         reset_page_mapcount(page);
120         page->mapping = NULL;
121         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
122 }
123
124 #ifndef CONFIG_HUGETLB_PAGE
125 #define prep_compound_page(page, order) do { } while (0)
126 #define destroy_compound_page(page, order) do { } while (0)
127 #else
128 /*
129  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
130  *
131  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
132  *
133  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
134  *
135  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
136  * the head page (even the head page has this).
137  *
138  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
139  * compound page's put_page() function.
140  *
141  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
142  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
143  * may not be compound.
144  */
145 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
146 {
147         int i;
148         int nr_pages = 1 << order;
149
150         page[1].mapping = NULL;
151         page[1].index = order;
152         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
153                 struct page *p = page + i;
154
155                 SetPageCompound(p);
156                 p->private = (unsigned long)page;
157         }
158 }
159
160 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
161 {
162         int i;
163         int nr_pages = 1 << order;
164
165         if (!PageCompound(page))
166                 return;
167
168         if (page[1].index != order)
169                 bad_page(__FUNCTION__, page);
170
171         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
172                 struct page *p = page + i;
173
174                 if (!PageCompound(p))
175                         bad_page(__FUNCTION__, page);
176                 if (p->private != (unsigned long)page)
177                         bad_page(__FUNCTION__, page);
178                 ClearPageCompound(p);
179         }
180 }
181 #endif          /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
182
183 /*
184  * function for dealing with page's order in buddy system.
185  * zone->lock is already acquired when we use these.
186  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
187  */
188 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
189         return page->private;
190 }
191
192 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
193         page->private = order;
194         __SetPagePrivate(page);
195 }
196
197 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
198 {
199         __ClearPagePrivate(page);
200         page->private = 0;
201 }
202
203 /*
204  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
205  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
206  *
207  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
208  * the following equation:
209  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
210  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
211  * 1 buddy is #10:
212  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
213  *
214  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
215  * satisfies the following equation:
216  *     P = B & ~(1 << O)
217  *
218  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
219  */
220 static inline struct page *
221 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
222 {
223         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
224
225         return page + (buddy_idx - page_idx);
226 }
227
228 static inline unsigned long
229 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
230 {
231         return (page_idx & ~(1 << order));
232 }
233
234 /*
235  * This function checks whether a page is free && is the buddy
236  * we can do coalesce a page and its buddy if
237  * (a) the buddy is free &&
238  * (b) the buddy is on the buddy system &&
239  * (c) a page and its buddy have the same order.
240  * for recording page's order, we use page->private and PG_private.
241  *
242  */
243 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
244 {
245        if (PagePrivate(page)           &&
246            (page_order(page) == order) &&
247            !PageReserved(page)         &&
248             page_count(page) == 0)
249                return 1;
250        return 0;
251 }
252
253 /*
254  * Freeing function for a buddy system allocator.
255  *
256  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
257  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
258  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
259  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
260  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
261  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
262  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
263  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
264  * parts of the VM system.
265  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
266  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
267  * order is recorded in page->private field.
268  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
269  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
270  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
271  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
272  * triggers coalescing into a block of larger size.            
273  *
274  * -- wli
275  */
276
277 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page,
278                 struct zone *zone, unsigned int order)
279 {
280         unsigned long page_idx;
281         int order_size = 1 << order;
282
283         if (unlikely(order))
284                 destroy_compound_page(page, order);
285
286         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
287
288         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
289         BUG_ON(bad_range(zone, page));
290
291         zone->free_pages += order_size;
292         while (order < MAX_ORDER-1) {
293                 unsigned long combined_idx;
294                 struct free_area *area;
295                 struct page *buddy;
296
297                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
298                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
299
300                 if (bad_range(zone, buddy))
301                         break;
302                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
303                         break;          /* Move the buddy up one level. */
304                 list_del(&buddy->lru);
305                 area = zone->free_area + order;
306                 area->nr_free--;
307                 rmv_page_order(buddy);
308                 page = page + (combined_idx - page_idx);
309                 page_idx = combined_idx;
310                 order++;
311         }
312         set_page_order(page, order);
313         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
314         zone->free_area[order].nr_free++;
315 }
316
317 static inline void free_pages_check(const char *function, struct page *page)
318 {
319         if (    page_mapcount(page) ||
320                 page->mapping != NULL ||
321                 page_count(page) != 0 ||
322                 (page->flags & (
323                         1 << PG_lru     |
324                         1 << PG_private |
325                         1 << PG_locked  |
326                         1 << PG_active  |
327                         1 << PG_reclaim |
328                         1 << PG_slab    |
329                         1 << PG_swapcache |
330                         1 << PG_writeback )))
331                 bad_page(function, page);
332         if (PageDirty(page))
333                 __ClearPageDirty(page);
334 }
335
336 /*
337  * Frees a list of pages. 
338  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
339  * count is the number of pages to free.
340  *
341  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
342  * see if this freeing clears that state.
343  *
344  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
345  * pinned" detection logic.
346  */
347 static int
348 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
349                 struct list_head *list, unsigned int order)
350 {
351         unsigned long flags;
352         struct page *page = NULL;
353         int ret = 0;
354
355         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
356         zone->all_unreclaimable = 0;
357         zone->pages_scanned = 0;
358         while (!list_empty(list) && count--) {
359                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
360                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
361                 list_del(&page->lru);
362                 __free_pages_bulk(page, zone, order);
363                 ret++;
364         }
365         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
366         return ret;
367 }
368
369 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
370 {
371         LIST_HEAD(list);
372         int i;
373
374         arch_free_page(page, order);
375
376         mod_page_state(pgfree, 1 << order);
377
378 #ifndef CONFIG_MMU
379         if (order > 0)
380                 for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
381                         __put_page(page + i);
382 #endif
383
384         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
385                 free_pages_check(__FUNCTION__, page + i);
386         list_add(&page->lru, &list);
387         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
388         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
389 }
390
391
392 /*
393  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
394  * Please do not alter this order without good reasons and regression
395  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
396  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
397  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
398  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
399  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
400  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
401  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
402  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
403  *
404  * -- wli
405  */
406 static inline struct page *
407 expand(struct zone *zone, struct page *page,
408         int low, int high, struct free_area *area)
409 {
410         unsigned long size = 1 << high;
411
412         while (high > low) {
413                 area--;
414                 high--;
415                 size >>= 1;
416                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
417                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
418                 area->nr_free++;
419                 set_page_order(&page[size], high);
420         }
421         return page;
422 }
423
424 void set_page_refs(struct page *page, int order)
425 {
426 #ifdef CONFIG_MMU
427         set_page_count(page, 1);
428 #else
429         int i;
430
431         /*
432          * We need to reference all the pages for this order, otherwise if
433          * anyone accesses one of the pages with (get/put) it will be freed.
434          * - eg: access_process_vm()
435          */
436         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
437                 set_page_count(page + i, 1);
438 #endif /* CONFIG_MMU */
439 }
440
441 /*
442  * This page is about to be returned from the page allocator
443  */
444 static void prep_new_page(struct page *page, int order)
445 {
446         if (    page_mapcount(page) ||
447                 page->mapping != NULL ||
448                 page_count(page) != 0 ||
449                 (page->flags & (
450                         1 << PG_lru     |
451                         1 << PG_private |
452                         1 << PG_locked  |
453                         1 << PG_active  |
454                         1 << PG_dirty   |
455                         1 << PG_reclaim |
456                         1 << PG_slab    |
457                         1 << PG_swapcache |
458                         1 << PG_writeback )))
459                 bad_page(__FUNCTION__, page);
460
461         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
462                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
463                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
464         page->private = 0;
465         set_page_refs(page, order);
466         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
467 }
468
469 /* 
470  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
471  * Call me with the zone->lock already held.
472  */
473 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
474 {
475         struct free_area * area;
476         unsigned int current_order;
477         struct page *page;
478
479         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
480                 area = zone->free_area + current_order;
481                 if (list_empty(&area->free_list))
482                         continue;
483
484                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
485                 list_del(&page->lru);
486                 rmv_page_order(page);
487                 area->nr_free--;
488                 zone->free_pages -= 1UL << order;
489                 return expand(zone, page, order, current_order, area);
490         }
491
492         return NULL;
493 }
494
495 /* 
496  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
497  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
498  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
499  */
500 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
501                         unsigned long count, struct list_head *list)
502 {
503         unsigned long flags;
504         int i;
505         int allocated = 0;
506         struct page *page;
507         
508         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
509         for (i = 0; i < count; ++i) {
510                 page = __rmqueue(zone, order);
511                 if (page == NULL)
512                         break;
513                 allocated++;
514                 list_add_tail(&page->lru, list);
515         }
516         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
517         return allocated;
518 }
519
520 #ifdef CONFIG_NUMA
521 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
522 void drain_remote_pages(void)
523 {
524         struct zone *zone;
525         int i;
526         unsigned long flags;
527
528         local_irq_save(flags);
529         for_each_zone(zone) {
530                 struct per_cpu_pageset *pset;
531
532                 /* Do not drain local pagesets */
533                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
534                         continue;
535
536                 pset = zone->pageset[smp_processor_id()];
537                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
538                         struct per_cpu_pages *pcp;
539
540                         pcp = &pset->pcp[i];
541                         if (pcp->count)
542                                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
543                                                 &pcp->list, 0);
544                 }
545         }
546         local_irq_restore(flags);
547 }
548 #endif
549
550 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
551 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
552 {
553         struct zone *zone;
554         int i;
555
556         for_each_zone(zone) {
557                 struct per_cpu_pageset *pset;
558
559                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
560                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
561                         struct per_cpu_pages *pcp;
562
563                         pcp = &pset->pcp[i];
564                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
565                                                 &pcp->list, 0);
566                 }
567         }
568 }
569 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
570
571 #ifdef CONFIG_PM
572
573 void mark_free_pages(struct zone *zone)
574 {
575         unsigned long zone_pfn, flags;
576         int order;
577         struct list_head *curr;
578
579         if (!zone->spanned_pages)
580                 return;
581
582         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
583         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
584                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
585
586         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
587                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
588                         unsigned long start_pfn, i;
589
590                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
591
592                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
593                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
594         }
595         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
596 }
597
598 /*
599  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
600  */
601 void drain_local_pages(void)
602 {
603         unsigned long flags;
604
605         local_irq_save(flags);  
606         __drain_pages(smp_processor_id());
607         local_irq_restore(flags);       
608 }
609 #endif /* CONFIG_PM */
610
611 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z)
612 {
613 #ifdef CONFIG_NUMA
614         unsigned long flags;
615         int cpu;
616         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
617         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
618         struct per_cpu_pageset *p;
619
620         local_irq_save(flags);
621         cpu = smp_processor_id();
622         p = zone_pcp(z,cpu);
623         if (pg == orig) {
624                 p->numa_hit++;
625         } else {
626                 p->numa_miss++;
627                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
628         }
629         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
630                 p->local_node++;
631         else
632                 p->other_node++;
633         local_irq_restore(flags);
634 #endif
635 }
636
637 /*
638  * Free a 0-order page
639  */
640 static void FASTCALL(free_hot_cold_page(struct page *page, int cold));
641 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
642 {
643         struct zone *zone = page_zone(page);
644         struct per_cpu_pages *pcp;
645         unsigned long flags;
646
647         arch_free_page(page, 0);
648
649         kernel_map_pages(page, 1, 0);
650         inc_page_state(pgfree);
651         if (PageAnon(page))
652                 page->mapping = NULL;
653         free_pages_check(__FUNCTION__, page);
654         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
655         local_irq_save(flags);
656         list_add(&page->lru, &pcp->list);
657         pcp->count++;
658         if (pcp->count >= pcp->high)
659                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
660         local_irq_restore(flags);
661         put_cpu();
662 }
663
664 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
665 {
666         free_hot_cold_page(page, 0);
667 }
668         
669 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
670 {
671         free_hot_cold_page(page, 1);
672 }
673
674 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
675 {
676         int i;
677
678         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
679         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
680                 clear_highpage(page + i);
681 }
682
683 /*
684  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
685  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
686  * or two.
687  */
688 static struct page *
689 buffered_rmqueue(struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
690 {
691         unsigned long flags;
692         struct page *page = NULL;
693         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
694
695         if (order == 0) {
696                 struct per_cpu_pages *pcp;
697
698                 pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
699                 local_irq_save(flags);
700                 if (pcp->count <= pcp->low)
701                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
702                                                 pcp->batch, &pcp->list);
703                 if (pcp->count) {
704                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
705                         list_del(&page->lru);
706                         pcp->count--;
707                 }
708                 local_irq_restore(flags);
709                 put_cpu();
710         }
711
712         if (page == NULL) {
713                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
714                 page = __rmqueue(zone, order);
715                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
716         }
717
718         if (page != NULL) {
719                 BUG_ON(bad_range(zone, page));
720                 mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
721                 prep_new_page(page, order);
722
723                 if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
724                         prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
725
726                 if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
727                         prep_compound_page(page, order);
728         }
729         return page;
730 }
731
732 /*
733  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
734  * of the allocation.
735  */
736 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
737                       int classzone_idx, int can_try_harder, int gfp_high)
738 {
739         /* free_pages my go negative - that's OK */
740         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
741         int o;
742
743         if (gfp_high)
744                 min -= min / 2;
745         if (can_try_harder)
746                 min -= min / 4;
747
748         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
749                 return 0;
750         for (o = 0; o < order; o++) {
751                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
752                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
753
754                 /* Require fewer higher order pages to be free */
755                 min >>= 1;
756
757                 if (free_pages <= min)
758                         return 0;
759         }
760         return 1;
761 }
762
763 static inline int
764 should_reclaim_zone(struct zone *z, gfp_t gfp_mask)
765 {
766         if (!z->reclaim_pages)
767                 return 0;
768         if (gfp_mask & __GFP_NORECLAIM)
769                 return 0;
770         return 1;
771 }
772
773 /*
774  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
775  */
776 struct page * fastcall
777 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
778                 struct zonelist *zonelist)
779 {
780         const int wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
781         struct zone **zones, *z;
782         struct page *page;
783         struct reclaim_state reclaim_state;
784         struct task_struct *p = current;
785         int i;
786         int classzone_idx;
787         int do_retry;
788         int can_try_harder;
789         int did_some_progress;
790
791         might_sleep_if(wait);
792
793         /*
794          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
795          * cannot run direct reclaim, or is the caller has realtime scheduling
796          * policy
797          */
798         can_try_harder = (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait;
799
800         zones = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
801
802         if (unlikely(zones[0] == NULL)) {
803                 /* Should this ever happen?? */
804                 return NULL;
805         }
806
807         classzone_idx = zone_idx(zones[0]);
808
809 restart:
810         /*
811          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
812          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
813          */
814         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
815                 int do_reclaim = should_reclaim_zone(z, gfp_mask);
816
817                 if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
818                         continue;
819
820                 /*
821                  * If the zone is to attempt early page reclaim then this loop
822                  * will try to reclaim pages and check the watermark a second
823                  * time before giving up and falling back to the next zone.
824                  */
825 zone_reclaim_retry:
826                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_low,
827                                        classzone_idx, 0, 0)) {
828                         if (!do_reclaim)
829                                 continue;
830                         else {
831                                 zone_reclaim(z, gfp_mask, order);
832                                 /* Only try reclaim once */
833                                 do_reclaim = 0;
834                                 goto zone_reclaim_retry;
835                         }
836                 }
837
838                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
839                 if (page)
840                         goto got_pg;
841         }
842
843         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++)
844                 wakeup_kswapd(z, order);
845
846         /*
847          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
848          * coming from realtime tasks to go deeper into reserves
849          *
850          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
851          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
852          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
853          */
854         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
855                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
856                                        classzone_idx, can_try_harder,
857                                        gfp_mask & __GFP_HIGH))
858                         continue;
859
860                 if (wait && !cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
861                         continue;
862
863                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
864                 if (page)
865                         goto got_pg;
866         }
867
868         /* This allocation should allow future memory freeing. */
869
870         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
871                         && !in_interrupt()) {
872                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
873                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
874                         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
875                                 if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
876                                         continue;
877                                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
878                                 if (page)
879                                         goto got_pg;
880                         }
881                 }
882                 goto nopage;
883         }
884
885         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
886         if (!wait)
887                 goto nopage;
888
889 rebalance:
890         cond_resched();
891
892         /* We now go into synchronous reclaim */
893         p->flags |= PF_MEMALLOC;
894         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
895         p->reclaim_state = &reclaim_state;
896
897         did_some_progress = try_to_free_pages(zones, gfp_mask);
898
899         p->reclaim_state = NULL;
900         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
901
902         cond_resched();
903
904         if (likely(did_some_progress)) {
905                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
906                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
907                                                classzone_idx, can_try_harder,
908                                                gfp_mask & __GFP_HIGH))
909                                 continue;
910
911                         if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
912                                 continue;
913
914                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
915                         if (page)
916                                 goto got_pg;
917                 }
918         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
919                 /*
920                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
921                  * very high watermark here, this is only to catch
922                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
923                  * under heavy pressure.
924                  */
925                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
926                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_high,
927                                                classzone_idx, 0, 0))
928                                 continue;
929
930                         if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
931                                 continue;
932
933                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
934                         if (page)
935                                 goto got_pg;
936                 }
937
938                 out_of_memory(gfp_mask, order);
939                 goto restart;
940         }
941
942         /*
943          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
944          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
945          *
946          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
947          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
948          */
949         do_retry = 0;
950         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
951                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
952                         do_retry = 1;
953                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
954                         do_retry = 1;
955         }
956         if (do_retry) {
957                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
958                 goto rebalance;
959         }
960
961 nopage:
962         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
963                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
964                         " order:%d, mode:0x%x\n",
965                         p->comm, order, gfp_mask);
966                 dump_stack();
967                 show_mem();
968         }
969         return NULL;
970 got_pg:
971         zone_statistics(zonelist, z);
972         return page;
973 }
974
975 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
976
977 /*
978  * Common helper functions.
979  */
980 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
981 {
982         struct page * page;
983         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
984         if (!page)
985                 return 0;
986         return (unsigned long) page_address(page);
987 }
988
989 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
990
991 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
992 {
993         struct page * page;
994
995         /*
996          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
997          * a highmem page
998          */
999         BUG_ON(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM);
1000
1001         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1002         if (page)
1003                 return (unsigned long) page_address(page);
1004         return 0;
1005 }
1006
1007 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1008
1009 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1010 {
1011         int i = pagevec_count(pvec);
1012
1013         while (--i >= 0)
1014                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1015 }
1016
1017 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1018 {
1019         if (!PageReserved(page) && put_page_testzero(page)) {
1020                 if (order == 0)
1021                         free_hot_page(page);
1022                 else
1023                         __free_pages_ok(page, order);
1024         }
1025 }
1026
1027 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1028
1029 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1030 {
1031         if (addr != 0) {
1032                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1033                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1034         }
1035 }
1036
1037 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1038
1039 /*
1040  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1041  */
1042 unsigned int nr_free_pages(void)
1043 {
1044         unsigned int sum = 0;
1045         struct zone *zone;
1046
1047         for_each_zone(zone)
1048                 sum += zone->free_pages;
1049
1050         return sum;
1051 }
1052
1053 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1054
1055 #ifdef CONFIG_NUMA
1056 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1057 {
1058         unsigned int i, sum = 0;
1059
1060         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1061                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1062
1063         return sum;
1064 }
1065 #endif
1066
1067 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1068 {
1069         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1070         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1071         unsigned int sum = 0;
1072
1073         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1074         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1075         struct zone *zone;
1076
1077         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1078                 unsigned long size = zone->present_pages;
1079                 unsigned long high = zone->pages_high;
1080                 if (size > high)
1081                         sum += size - high;
1082         }
1083
1084         return sum;
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1089  */
1090 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1091 {
1092         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1097  */
1098 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1099 {
1100         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1101 }
1102
1103 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1104 unsigned int nr_free_highpages (void)
1105 {
1106         pg_data_t *pgdat;
1107         unsigned int pages = 0;
1108
1109         for_each_pgdat(pgdat)
1110                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1111
1112         return pages;
1113 }
1114 #endif
1115
1116 #ifdef CONFIG_NUMA
1117 static void show_node(struct zone *zone)
1118 {
1119         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1120 }
1121 #else
1122 #define show_node(zone) do { } while (0)
1123 #endif
1124
1125 /*
1126  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1127  * The result is unavoidably approximate - it can change
1128  * during and after execution of this function.
1129  */
1130 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1131
1132 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1133 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1134 #ifdef CONFIG_SMP
1135 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1136 #endif
1137
1138 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1139 {
1140         int cpu = 0;
1141
1142         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1143         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1144
1145         cpu = first_cpu(*cpumask);
1146         while (cpu < NR_CPUS) {
1147                 unsigned long *in, *out, off;
1148
1149                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1150
1151                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1152
1153                 if (cpu < NR_CPUS)
1154                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1155
1156                 out = (unsigned long *)ret;
1157                 for (off = 0; off < nr; off++)
1158                         *out++ += *in++;
1159         }
1160 }
1161
1162 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1163 {
1164         int nr;
1165         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1166
1167         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1168         nr /= sizeof(unsigned long);
1169
1170         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1171 }
1172
1173 void get_page_state(struct page_state *ret)
1174 {
1175         int nr;
1176         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1177
1178         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1179         nr /= sizeof(unsigned long);
1180
1181         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1182 }
1183
1184 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1185 {
1186         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1187
1188         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1189 }
1190
1191 unsigned long __read_page_state(unsigned long offset)
1192 {
1193         unsigned long ret = 0;
1194         int cpu;
1195
1196         for_each_online_cpu(cpu) {
1197                 unsigned long in;
1198
1199                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1200                 ret += *((unsigned long *)in);
1201         }
1202         return ret;
1203 }
1204
1205 void __mod_page_state(unsigned long offset, unsigned long delta)
1206 {
1207         unsigned long flags;
1208         void* ptr;
1209
1210         local_irq_save(flags);
1211         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1212         *(unsigned long*)(ptr + offset) += delta;
1213         local_irq_restore(flags);
1214 }
1215
1216 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state);
1217
1218 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1219                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1220 {
1221         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1222         int i;
1223
1224         *active = 0;
1225         *inactive = 0;
1226         *free = 0;
1227         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1228                 *active += zones[i].nr_active;
1229                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1230                 *free += zones[i].free_pages;
1231         }
1232 }
1233
1234 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1235                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1236 {
1237         struct pglist_data *pgdat;
1238
1239         *active = 0;
1240         *inactive = 0;
1241         *free = 0;
1242         for_each_pgdat(pgdat) {
1243                 unsigned long l, m, n;
1244                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1245                 *active += l;
1246                 *inactive += m;
1247                 *free += n;
1248         }
1249 }
1250
1251 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1252 {
1253         val->totalram = totalram_pages;
1254         val->sharedram = 0;
1255         val->freeram = nr_free_pages();
1256         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1257 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1258         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1259         val->freehigh = nr_free_highpages();
1260 #else
1261         val->totalhigh = 0;
1262         val->freehigh = 0;
1263 #endif
1264         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1265 }
1266
1267 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1268
1269 #ifdef CONFIG_NUMA
1270 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1271 {
1272         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1273
1274         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1275         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1276         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1277         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1278         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1279 }
1280 #endif
1281
1282 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1283
1284 /*
1285  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1286  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1287  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1288  */
1289 void show_free_areas(void)
1290 {
1291         struct page_state ps;
1292         int cpu, temperature;
1293         unsigned long active;
1294         unsigned long inactive;
1295         unsigned long free;
1296         struct zone *zone;
1297
1298         for_each_zone(zone) {
1299                 show_node(zone);
1300                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1301
1302                 if (!zone->present_pages) {
1303                         printk(" empty\n");
1304                         continue;
1305                 } else
1306                         printk("\n");
1307
1308                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; ++cpu) {
1309                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1310
1311                         if (!cpu_possible(cpu))
1312                                 continue;
1313
1314                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1315
1316                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1317                                 printk("cpu %d %s: low %d, high %d, batch %d used:%d\n",
1318                                         cpu,
1319                                         temperature ? "cold" : "hot",
1320                                         pageset->pcp[temperature].low,
1321                                         pageset->pcp[temperature].high,
1322                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1323                                         pageset->pcp[temperature].count);
1324                 }
1325         }
1326
1327         get_page_state(&ps);
1328         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1329
1330         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1331                 K(nr_free_pages()),
1332                 K(nr_free_highpages()));
1333
1334         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1335                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1336                 active,
1337                 inactive,
1338                 ps.nr_dirty,
1339                 ps.nr_writeback,
1340                 ps.nr_unstable,
1341                 nr_free_pages(),
1342                 ps.nr_slab,
1343                 ps.nr_mapped,
1344                 ps.nr_page_table_pages);
1345
1346         for_each_zone(zone) {
1347                 int i;
1348
1349                 show_node(zone);
1350                 printk("%s"
1351                         " free:%lukB"
1352                         " min:%lukB"
1353                         " low:%lukB"
1354                         " high:%lukB"
1355                         " active:%lukB"
1356                         " inactive:%lukB"
1357                         " present:%lukB"
1358                         " pages_scanned:%lu"
1359                         " all_unreclaimable? %s"
1360                         "\n",
1361                         zone->name,
1362                         K(zone->free_pages),
1363                         K(zone->pages_min),
1364                         K(zone->pages_low),
1365                         K(zone->pages_high),
1366                         K(zone->nr_active),
1367                         K(zone->nr_inactive),
1368                         K(zone->present_pages),
1369                         zone->pages_scanned,
1370                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1371                         );
1372                 printk("lowmem_reserve[]:");
1373                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1374                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1375                 printk("\n");
1376         }
1377
1378         for_each_zone(zone) {
1379                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1380
1381                 show_node(zone);
1382                 printk("%s: ", zone->name);
1383                 if (!zone->present_pages) {
1384                         printk("empty\n");
1385                         continue;
1386                 }
1387
1388                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1389                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1390                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1391                         total += nr << order;
1392                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1393                 }
1394                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1395                 printk("= %lukB\n", K(total));
1396         }
1397
1398         show_swap_cache_info();
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Builds allocation fallback zone lists.
1403  */
1404 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1405 {
1406         switch (k) {
1407                 struct zone *zone;
1408         default:
1409                 BUG();
1410         case ZONE_HIGHMEM:
1411                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1412                 if (zone->present_pages) {
1413 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1414                         BUG();
1415 #endif
1416                         zonelist->zones[j++] = zone;
1417                 }
1418         case ZONE_NORMAL:
1419                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1420                 if (zone->present_pages)
1421                         zonelist->zones[j++] = zone;
1422         case ZONE_DMA:
1423                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1424                 if (zone->present_pages)
1425                         zonelist->zones[j++] = zone;
1426         }
1427
1428         return j;
1429 }
1430
1431 #ifdef CONFIG_NUMA
1432 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1433 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1434 /**
1435  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1436  * @node: node whose fallback list we're appending
1437  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1438  *
1439  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1440  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1441  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1442  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1443  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1444  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1445  * on them otherwise.
1446  * It returns -1 if no node is found.
1447  */
1448 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1449 {
1450         int i, n, val;
1451         int min_val = INT_MAX;
1452         int best_node = -1;
1453
1454         for_each_online_node(i) {
1455                 cpumask_t tmp;
1456
1457                 /* Start from local node */
1458                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1459
1460                 /* Don't want a node to appear more than once */
1461                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1462                         continue;
1463
1464                 /* Use the local node if we haven't already */
1465                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1466                         best_node = node;
1467                         break;
1468                 }
1469
1470                 /* Use the distance array to find the distance */
1471                 val = node_distance(node, n);
1472
1473                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1474                 tmp = node_to_cpumask(n);
1475                 if (!cpus_empty(tmp))
1476                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1477
1478                 /* Slight preference for less loaded node */
1479                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1480                 val += node_load[n];
1481
1482                 if (val < min_val) {
1483                         min_val = val;
1484                         best_node = n;
1485                 }
1486         }
1487
1488         if (best_node >= 0)
1489                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1490
1491         return best_node;
1492 }
1493
1494 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1495 {
1496         int i, j, k, node, local_node;
1497         int prev_node, load;
1498         struct zonelist *zonelist;
1499         nodemask_t used_mask;
1500
1501         /* initialize zonelists */
1502         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1503                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1504                 zonelist->zones[0] = NULL;
1505         }
1506
1507         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1508         local_node = pgdat->node_id;
1509         load = num_online_nodes();
1510         prev_node = local_node;
1511         nodes_clear(used_mask);
1512         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1513                 /*
1514                  * We don't want to pressure a particular node.
1515                  * So adding penalty to the first node in same
1516                  * distance group to make it round-robin.
1517                  */
1518                 if (node_distance(local_node, node) !=
1519                                 node_distance(local_node, prev_node))
1520                         node_load[node] += load;
1521                 prev_node = node;
1522                 load--;
1523                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1524                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1525                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1526
1527                         k = ZONE_NORMAL;
1528                         if (i & __GFP_HIGHMEM)
1529                                 k = ZONE_HIGHMEM;
1530                         if (i & __GFP_DMA)
1531                                 k = ZONE_DMA;
1532
1533                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1534                         zonelist->zones[j] = NULL;
1535                 }
1536         }
1537 }
1538
1539 #else   /* CONFIG_NUMA */
1540
1541 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1542 {
1543         int i, j, k, node, local_node;
1544
1545         local_node = pgdat->node_id;
1546         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1547                 struct zonelist *zonelist;
1548
1549                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1550
1551                 j = 0;
1552                 k = ZONE_NORMAL;
1553                 if (i & __GFP_HIGHMEM)
1554                         k = ZONE_HIGHMEM;
1555                 if (i & __GFP_DMA)
1556                         k = ZONE_DMA;
1557
1558                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1559                 /*
1560                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1561                  * of all the other nodes.
1562                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1563                  * building the zones for node N, we make sure that the
1564                  * zones coming right after the local ones are those from
1565                  * node N+1 (modulo N)
1566                  */
1567                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1568                         if (!node_online(node))
1569                                 continue;
1570                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1571                 }
1572                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1573                         if (!node_online(node))
1574                                 continue;
1575                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1576                 }
1577
1578                 zonelist->zones[j] = NULL;
1579         }
1580 }
1581
1582 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1583
1584 void __init build_all_zonelists(void)
1585 {
1586         int i;
1587
1588         for_each_online_node(i)
1589                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1590         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1591         cpuset_init_current_mems_allowed();
1592 }
1593
1594 /*
1595  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1596  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1597  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1598  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1599  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1600  * conservative, even though it seems large.
1601  *
1602  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1603  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1604  */
1605 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1606
1607 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1608 {
1609         unsigned long size = 1;
1610
1611         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1612
1613         while (size < pages)
1614                 size <<= 1;
1615
1616         /*
1617          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1618          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1619          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1620          */
1621         size = min(size, 4096UL);
1622
1623         return max(size, 4UL);
1624 }
1625
1626 /*
1627  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1628  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1629  * hash function before the remainder is taken.
1630  */
1631 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1632 {
1633         return ffz(~size);
1634 }
1635
1636 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1637
1638 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1639                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1640 {
1641         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1642         int i;
1643
1644         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1645                 totalpages += zones_size[i];
1646         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1647
1648         realtotalpages = totalpages;
1649         if (zholes_size)
1650                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1651                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1652         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1653         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1654 }
1655
1656
1657 /*
1658  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1659  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1660  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1661  */
1662 void __init memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1663                 unsigned long start_pfn)
1664 {
1665         struct page *page;
1666         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1667         unsigned long pfn;
1668
1669         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1670                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1671                         continue;
1672                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1673                         continue;
1674                 page = pfn_to_page(pfn);
1675                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1676                 set_page_count(page, 0);
1677                 reset_page_mapcount(page);
1678                 SetPageReserved(page);
1679                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1680 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1681                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1682                 if (!is_highmem_idx(zone))
1683                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1684 #endif
1685         }
1686 }
1687
1688 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1689                                 unsigned long size)
1690 {
1691         int order;
1692         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1693                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1694                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1695         }
1696 }
1697
1698 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1699 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1700                 unsigned long size)
1701 {
1702         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1703         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1704
1705         if (FLAGS_HAS_NODE)
1706                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1707         else
1708                 for (; snum <= end; snum++)
1709                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1710 }
1711
1712 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1713 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1714         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1715 #endif
1716
1717 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1718 {
1719         int batch;
1720
1721         /*
1722          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1723          * size of the zone.  But no more than 1/4 of a meg - there's
1724          * no point in going beyond the size of L2 cache.
1725          *
1726          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1727          */
1728         batch = zone->present_pages / 1024;
1729         if (batch * PAGE_SIZE > 256 * 1024)
1730                 batch = (256 * 1024) / PAGE_SIZE;
1731         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1732         if (batch < 1)
1733                 batch = 1;
1734
1735         /*
1736          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1737          * of 2 value was found to be more likely to have
1738          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1739          *
1740          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1741          * batches of pages, one task can end up with a lot
1742          * of pages of one half of the possible page colors
1743          * and the other with pages of the other colors.
1744          */
1745         batch = (1 << fls(batch + batch/2)) - 1;
1746         return batch;
1747 }
1748
1749 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1750 {
1751         struct per_cpu_pages *pcp;
1752
1753         memset(p, 0, sizeof(*p));
1754
1755         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1756         pcp->count = 0;
1757         pcp->low = 2 * batch;
1758         pcp->high = 6 * batch;
1759         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1760         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1761
1762         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1763         pcp->count = 0;
1764         pcp->low = 0;
1765         pcp->high = 2 * batch;
1766         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1767         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1768 }
1769
1770 #ifdef CONFIG_NUMA
1771 /*
1772  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1773  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1774  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1775  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1776  * with interrupts disabled.
1777  *
1778  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1779  *
1780  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1781  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1782  * hotplugged processors.
1783  *
1784  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1785  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1786  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1787  */
1788 static struct per_cpu_pageset
1789         boot_pageset[NR_CPUS];
1790
1791 /*
1792  * Dynamically allocate memory for the
1793  * per cpu pageset array in struct zone.
1794  */
1795 static int __devinit process_zones(int cpu)
1796 {
1797         struct zone *zone, *dzone;
1798
1799         for_each_zone(zone) {
1800
1801                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1802                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1803                 if (!zone->pageset[cpu])
1804                         goto bad;
1805
1806                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1807         }
1808
1809         return 0;
1810 bad:
1811         for_each_zone(dzone) {
1812                 if (dzone == zone)
1813                         break;
1814                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1815                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1816         }
1817         return -ENOMEM;
1818 }
1819
1820 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1821 {
1822 #ifdef CONFIG_NUMA
1823         struct zone *zone;
1824
1825         for_each_zone(zone) {
1826                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1827
1828                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1829                 kfree(pset);
1830         }
1831 #endif
1832 }
1833
1834 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1835                 unsigned long action,
1836                 void *hcpu)
1837 {
1838         int cpu = (long)hcpu;
1839         int ret = NOTIFY_OK;
1840
1841         switch (action) {
1842                 case CPU_UP_PREPARE:
1843                         if (process_zones(cpu))
1844                                 ret = NOTIFY_BAD;
1845                         break;
1846 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1847                 case CPU_DEAD:
1848                         free_zone_pagesets(cpu);
1849                         break;
1850 #endif
1851                 default:
1852                         break;
1853         }
1854         return ret;
1855 }
1856
1857 static struct notifier_block pageset_notifier =
1858         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1859
1860 void __init setup_per_cpu_pageset()
1861 {
1862         int err;
1863
1864         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1865          * A cpuup callback will do this for every cpu
1866          * as it comes online
1867          */
1868         err = process_zones(smp_processor_id());
1869         BUG_ON(err);
1870         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1871 }
1872
1873 #endif
1874
1875 /*
1876  * Set up the zone data structures:
1877  *   - mark all pages reserved
1878  *   - mark all memory queues empty
1879  *   - clear the memory bitmaps
1880  */
1881 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1882                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1883 {
1884         unsigned long i, j;
1885         int cpu, nid = pgdat->node_id;
1886         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1887
1888         pgdat->nr_zones = 0;
1889         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1890         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1891         
1892         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1893                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1894                 unsigned long size, realsize;
1895                 unsigned long batch;
1896
1897                 realsize = size = zones_size[j];
1898                 if (zholes_size)
1899                         realsize -= zholes_size[j];
1900
1901                 if (j == ZONE_DMA || j == ZONE_NORMAL)
1902                         nr_kernel_pages += realsize;
1903                 nr_all_pages += realsize;
1904
1905                 zone->spanned_pages = size;
1906                 zone->present_pages = realsize;
1907                 zone->name = zone_names[j];
1908                 spin_lock_init(&zone->lock);
1909                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1910                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1911                 zone->free_pages = 0;
1912
1913                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1914
1915                 batch = zone_batchsize(zone);
1916
1917                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1918 #ifdef CONFIG_NUMA
1919                         /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1920                         zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1921                         setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1922 #else
1923                         setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1924 #endif
1925                 }
1926                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1927                                 zone_names[j], realsize, batch);
1928                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
1929                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
1930                 zone->nr_scan_active = 0;
1931                 zone->nr_scan_inactive = 0;
1932                 zone->nr_active = 0;
1933                 zone->nr_inactive = 0;
1934                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
1935                 if (!size)
1936                         continue;
1937
1938                 /*
1939                  * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1940                  * per zone.
1941                  */
1942                 zone->wait_table_size = wait_table_size(size);
1943                 zone->wait_table_bits =
1944                         wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1945                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1946                         alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1947                                                 * sizeof(wait_queue_head_t));
1948
1949                 for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1950                         init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1951
1952                 pgdat->nr_zones = j+1;
1953
1954                 zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
1955                 zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1956
1957                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
1958
1959                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
1960
1961                 zone_start_pfn += size;
1962
1963                 zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1964         }
1965 }
1966
1967 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
1968 {
1969         /* Skip empty nodes */
1970         if (!pgdat->node_spanned_pages)
1971                 return;
1972
1973 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
1974         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
1975         if (!pgdat->node_mem_map) {
1976                 unsigned long size;
1977                 struct page *map;
1978
1979                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
1980                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
1981                 if (!map)
1982                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
1983                 pgdat->node_mem_map = map;
1984         }
1985 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1986         /*
1987          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
1988          */
1989         if (pgdat == NODE_DATA(0))
1990                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
1991 #endif
1992 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
1993 }
1994
1995 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
1996                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
1997                 unsigned long *zholes_size)
1998 {
1999         pgdat->node_id = nid;
2000         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2001         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2002
2003         alloc_node_mem_map(pgdat);
2004
2005         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2006 }
2007
2008 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2009 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2010 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2011
2012 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2013 #endif
2014
2015 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2016 {
2017         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2018                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2019 }
2020
2021 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2022
2023 #include <linux/seq_file.h>
2024
2025 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2026 {
2027         pg_data_t *pgdat;
2028         loff_t node = *pos;
2029
2030         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2031                 --node;
2032
2033         return pgdat;
2034 }
2035
2036 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2037 {
2038         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2039
2040         (*pos)++;
2041         return pgdat->pgdat_next;
2042 }
2043
2044 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2045 {
2046 }
2047
2048 /* 
2049  * This walks the free areas for each zone.
2050  */
2051 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2052 {
2053         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2054         struct zone *zone;
2055         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2056         unsigned long flags;
2057         int order;
2058
2059         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2060                 if (!zone->present_pages)
2061                         continue;
2062
2063                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2064                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2065                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2066                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2067                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2068                 seq_putc(m, '\n');
2069         }
2070         return 0;
2071 }
2072
2073 struct seq_operations fragmentation_op = {
2074         .start  = frag_start,
2075         .next   = frag_next,
2076         .stop   = frag_stop,
2077         .show   = frag_show,
2078 };
2079
2080 /*
2081  * Output information about zones in @pgdat.
2082  */
2083 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2084 {
2085         pg_data_t *pgdat = arg;
2086         struct zone *zone;
2087         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2088         unsigned long flags;
2089
2090         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2091                 int i;
2092
2093                 if (!zone->present_pages)
2094                         continue;
2095
2096                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2097                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2098                 seq_printf(m,
2099                            "\n  pages free     %lu"
2100                            "\n        min      %lu"
2101                            "\n        low      %lu"
2102                            "\n        high     %lu"
2103                            "\n        active   %lu"
2104                            "\n        inactive %lu"
2105                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2106                            "\n        spanned  %lu"
2107                            "\n        present  %lu",
2108                            zone->free_pages,
2109                            zone->pages_min,
2110                            zone->pages_low,
2111                            zone->pages_high,
2112                            zone->nr_active,
2113                            zone->nr_inactive,
2114                            zone->pages_scanned,
2115                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2116                            zone->spanned_pages,
2117                            zone->present_pages);
2118                 seq_printf(m,
2119                            "\n        protection: (%lu",
2120                            zone->lowmem_reserve[0]);
2121                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2122                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2123                 seq_printf(m,
2124                            ")"
2125                            "\n  pagesets");
2126                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2127                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2128                         int j;
2129
2130                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2131                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2132                                 if (pageset->pcp[j].count)
2133                                         break;
2134                         }
2135                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2136                                 continue;
2137                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2138                                 seq_printf(m,
2139                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2140                                            "\n              count: %i"
2141                                            "\n              low:   %i"
2142                                            "\n              high:  %i"
2143                                            "\n              batch: %i",
2144                                            i, j,
2145                                            pageset->pcp[j].count,
2146                                            pageset->pcp[j].low,
2147                                            pageset->pcp[j].high,
2148                                            pageset->pcp[j].batch);
2149                         }
2150 #ifdef CONFIG_NUMA
2151                         seq_printf(m,
2152                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2153                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2154                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2155                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2156                                    "\n            local_node:     %lu"
2157                                    "\n            other_node:     %lu",
2158                                    pageset->numa_hit,
2159                                    pageset->numa_miss,
2160                                    pageset->numa_foreign,
2161                                    pageset->interleave_hit,
2162                                    pageset->local_node,
2163                                    pageset->other_node);
2164 #endif
2165                 }
2166                 seq_printf(m,
2167                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2168                            "\n  prev_priority:     %i"
2169                            "\n  temp_priority:     %i"
2170                            "\n  start_pfn:         %lu",
2171                            zone->all_unreclaimable,
2172                            zone->prev_priority,
2173                            zone->temp_priority,
2174                            zone->zone_start_pfn);
2175                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2176                 seq_putc(m, '\n');
2177         }
2178         return 0;
2179 }
2180
2181 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2182         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2183                                * fragmentation. */
2184         .next   = frag_next,
2185         .stop   = frag_stop,
2186         .show   = zoneinfo_show,
2187 };
2188
2189 static char *vmstat_text[] = {
2190         "nr_dirty",
2191         "nr_writeback",
2192         "nr_unstable",
2193         "nr_page_table_pages",
2194         "nr_mapped",
2195         "nr_slab",
2196
2197         "pgpgin",
2198         "pgpgout",
2199         "pswpin",
2200         "pswpout",
2201         "pgalloc_high",
2202
2203         "pgalloc_normal",
2204         "pgalloc_dma",
2205         "pgfree",
2206         "pgactivate",
2207         "pgdeactivate",
2208
2209         "pgfault",
2210         "pgmajfault",
2211         "pgrefill_high",
2212         "pgrefill_normal",
2213         "pgrefill_dma",
2214
2215         "pgsteal_high",
2216         "pgsteal_normal",
2217         "pgsteal_dma",
2218         "pgscan_kswapd_high",
2219         "pgscan_kswapd_normal",
2220
2221         "pgscan_kswapd_dma",
2222         "pgscan_direct_high",
2223         "pgscan_direct_normal",
2224         "pgscan_direct_dma",
2225         "pginodesteal",
2226
2227         "slabs_scanned",
2228         "kswapd_steal",
2229         "kswapd_inodesteal",
2230         "pageoutrun",
2231         "allocstall",
2232
2233         "pgrotated",
2234         "nr_bounce",
2235 };
2236
2237 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2238 {
2239         struct page_state *ps;
2240
2241         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2242                 return NULL;
2243
2244         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2245         m->private = ps;
2246         if (!ps)
2247                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2248         get_full_page_state(ps);
2249         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2250         ps->pgpgout /= 2;
2251         return (unsigned long *)ps + *pos;
2252 }
2253
2254 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2255 {
2256         (*pos)++;
2257         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2258                 return NULL;
2259         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2260 }
2261
2262 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2263 {
2264         unsigned long *l = arg;
2265         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2266
2267         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2268         return 0;
2269 }
2270
2271 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2272 {
2273         kfree(m->private);
2274         m->private = NULL;
2275 }
2276
2277 struct seq_operations vmstat_op = {
2278         .start  = vmstat_start,
2279         .next   = vmstat_next,
2280         .stop   = vmstat_stop,
2281         .show   = vmstat_show,
2282 };
2283
2284 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2285
2286 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2287 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2288                                  unsigned long action, void *hcpu)
2289 {
2290         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2291         long *count;
2292         unsigned long *src, *dest;
2293
2294         if (action == CPU_DEAD) {
2295                 int i;
2296
2297                 /* Drain local pagecache count. */
2298                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2299                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2300                 *count = 0;
2301                 local_irq_disable();
2302                 __drain_pages(cpu);
2303
2304                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2305                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2306                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2307
2308                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2309                                 i++) {
2310                         dest[i] += src[i];
2311                         src[i] = 0;
2312                 }
2313
2314                 local_irq_enable();
2315         }
2316         return NOTIFY_OK;
2317 }
2318 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2319
2320 void __init page_alloc_init(void)
2321 {
2322         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2323 }
2324
2325 /*
2326  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2327  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2328  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2329  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2330  */
2331 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2332 {
2333         struct pglist_data *pgdat;
2334         int j, idx;
2335
2336         for_each_pgdat(pgdat) {
2337                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2338                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2339                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2340
2341                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2342
2343                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2344                                 struct zone *lower_zone;
2345
2346                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2347                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2348
2349                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2350                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2351                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2352                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2353                         }
2354                 }
2355         }
2356 }
2357
2358 /*
2359  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2360  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2361  *      with respect to min_free_kbytes.
2362  */
2363 static void setup_per_zone_pages_min(void)
2364 {
2365         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2366         unsigned long lowmem_pages = 0;
2367         struct zone *zone;
2368         unsigned long flags;
2369
2370         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2371         for_each_zone(zone) {
2372                 if (!is_highmem(zone))
2373                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2374         }
2375
2376         for_each_zone(zone) {
2377                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2378                 if (is_highmem(zone)) {
2379                         /*
2380                          * Often, highmem doesn't need to reserve any pages.
2381                          * But the pages_min/low/high values are also used for
2382                          * batching up page reclaim activity so we need a
2383                          * decent value here.
2384                          */
2385                         int min_pages;
2386
2387                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2388                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2389                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2390                         if (min_pages > 128)
2391                                 min_pages = 128;
2392                         zone->pages_min = min_pages;
2393                 } else {
2394                         /* if it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2395                          * proportionate to the zone's size.
2396                          */
2397                         zone->pages_min = (pages_min * zone->present_pages) /
2398                                            lowmem_pages;
2399                 }
2400
2401                 /*
2402                  * When interpreting these watermarks, just keep in mind that:
2403                  * zone->pages_min == (zone->pages_min * 4) / 4;
2404                  */
2405                 zone->pages_low   = (zone->pages_min * 5) / 4;
2406                 zone->pages_high  = (zone->pages_min * 6) / 4;
2407                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2408         }
2409 }
2410
2411 /*
2412  * Initialise min_free_kbytes.
2413  *
2414  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2415  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2416  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2417  *
2418  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2419  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2420  *
2421  * which yields
2422  *
2423  * 16MB:        512k
2424  * 32MB:        724k
2425  * 64MB:        1024k
2426  * 128MB:       1448k
2427  * 256MB:       2048k
2428  * 512MB:       2896k
2429  * 1024MB:      4096k
2430  * 2048MB:      5792k
2431  * 4096MB:      8192k
2432  * 8192MB:      11584k
2433  * 16384MB:     16384k
2434  */
2435 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2436 {
2437         unsigned long lowmem_kbytes;
2438
2439         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2440
2441         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2442         if (min_free_kbytes < 128)
2443                 min_free_kbytes = 128;
2444         if (min_free_kbytes > 65536)
2445                 min_free_kbytes = 65536;
2446         setup_per_zone_pages_min();
2447         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2448         return 0;
2449 }
2450 module_init(init_per_zone_pages_min)
2451
2452 /*
2453  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2454  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2455  *      changes.
2456  */
2457 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2458         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2459 {
2460         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2461         setup_per_zone_pages_min();
2462         return 0;
2463 }
2464
2465 /*
2466  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2467  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2468  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2469  *
2470  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2471  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2472  * if in function of the boot time zone sizes.
2473  */
2474 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2475         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2476 {
2477         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2478         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2479         return 0;
2480 }
2481
2482 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2483
2484 #ifdef CONFIG_NUMA
2485 static int __init set_hashdist(char *str)
2486 {
2487         if (!str)
2488                 return 0;
2489         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2490         return 1;
2491 }
2492 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2493 #endif
2494
2495 /*
2496  * allocate a large system hash table from bootmem
2497  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2498  *   quantity of entries
2499  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2500  */
2501 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2502                                      unsigned long bucketsize,
2503                                      unsigned long numentries,
2504                                      int scale,
2505                                      int flags,
2506                                      unsigned int *_hash_shift,
2507                                      unsigned int *_hash_mask,
2508                                      unsigned long limit)
2509 {
2510         unsigned long long max = limit;
2511         unsigned long log2qty, size;
2512         void *table = NULL;
2513
2514         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2515         if (!numentries) {
2516                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2517                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2518                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2519                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2520                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2521
2522                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2523                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2524                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2525                 else
2526                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2527         }
2528         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2529         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2530
2531         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2532         if (max == 0) {
2533                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2534                 do_div(max, bucketsize);
2535         }
2536
2537         if (numentries > max)
2538                 numentries = max;
2539
2540         log2qty = long_log2(numentries);
2541
2542         do {
2543                 size = bucketsize << log2qty;
2544                 if (flags & HASH_EARLY)
2545                         table = alloc_bootmem(size);
2546                 else if (hashdist)
2547                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2548                 else {
2549                         unsigned long order;
2550                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2551                                 ;
2552                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2553                 }
2554         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2555
2556         if (!table)
2557                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2558
2559         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2560                tablename,
2561                (1U << log2qty),
2562                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2563                size);
2564
2565         if (_hash_shift)
2566                 *_hash_shift = log2qty;
2567         if (_hash_mask)
2568                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2569
2570         return table;
2571 }