104e69ca55e0117c5ed596e9c96a01a5336a3fd8
[linux-3.10.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/config.h>
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/notifier.h>
32 #include <linux/topology.h>
33 #include <linux/sysctl.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/memory_hotplug.h>
37 #include <linux/nodemask.h>
38 #include <linux/vmalloc.h>
39
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include "internal.h"
42
43 /*
44  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
45  * initializer cleaner
46  */
47 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
48 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
49 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
50 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
51 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
52 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
53 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
54 long nr_swap_pages;
55
56 /*
57  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
58  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
59  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
60  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
61  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
62  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
63  *
64  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
65  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
66  */
67 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
68
69 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
70
71 /*
72  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
73  * id is encoded in the upper bits of page->flags
74  */
75 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
76 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
77
78 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
79 int min_free_kbytes = 1024;
80
81 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
82 unsigned long __initdata nr_all_pages;
83
84 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
85 {
86         int ret = 0;
87         unsigned seq;
88         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
89
90         do {
91                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
92                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
93                         ret = 1;
94                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
95                         ret = 1;
96         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
97
98         return ret;
99 }
100
101 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
102 {
103 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
104         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
105                 return 0;
106 #endif
107         if (zone != page_zone(page))
108                 return 0;
109
110         return 1;
111 }
112 /*
113  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
114  */
115 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
116 {
117         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
118                 return 1;
119         if (!page_is_consistent(zone, page))
120                 return 1;
121
122         return 0;
123 }
124
125 static void bad_page(const char *function, struct page *page)
126 {
127         printk(KERN_EMERG "Bad page state at %s (in process '%s', page %p)\n",
128                 function, current->comm, page);
129         printk(KERN_EMERG "flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
130                 (int)(2*sizeof(unsigned long)), (unsigned long)page->flags,
131                 page->mapping, page_mapcount(page), page_count(page));
132         printk(KERN_EMERG "Backtrace:\n");
133         dump_stack();
134         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
135         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
136                         1 << PG_private |
137                         1 << PG_locked  |
138                         1 << PG_active  |
139                         1 << PG_dirty   |
140                         1 << PG_reclaim |
141                         1 << PG_slab    |
142                         1 << PG_swapcache |
143                         1 << PG_writeback |
144                         1 << PG_reserved );
145         set_page_count(page, 0);
146         reset_page_mapcount(page);
147         page->mapping = NULL;
148         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
149 }
150
151 #ifndef CONFIG_HUGETLB_PAGE
152 #define prep_compound_page(page, order) do { } while (0)
153 #define destroy_compound_page(page, order) do { } while (0)
154 #else
155 /*
156  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
157  *
158  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
159  *
160  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
161  *
162  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
163  * the head page (even the head page has this).
164  *
165  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
166  * compound page's put_page() function.
167  *
168  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
169  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
170  * may not be compound.
171  */
172 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
173 {
174         int i;
175         int nr_pages = 1 << order;
176
177         page[1].mapping = NULL;
178         page[1].index = order;
179         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
180                 struct page *p = page + i;
181
182                 SetPageCompound(p);
183                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
184         }
185 }
186
187 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
188 {
189         int i;
190         int nr_pages = 1 << order;
191
192         if (!PageCompound(page))
193                 return;
194
195         if (page[1].index != order)
196                 bad_page(__FUNCTION__, page);
197
198         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
199                 struct page *p = page + i;
200
201                 if (!PageCompound(p))
202                         bad_page(__FUNCTION__, page);
203                 if (page_private(p) != (unsigned long)page)
204                         bad_page(__FUNCTION__, page);
205                 ClearPageCompound(p);
206         }
207 }
208 #endif          /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
209
210 /*
211  * function for dealing with page's order in buddy system.
212  * zone->lock is already acquired when we use these.
213  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
214  */
215 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
216         return page_private(page);
217 }
218
219 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
220         set_page_private(page, order);
221         __SetPagePrivate(page);
222 }
223
224 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
225 {
226         __ClearPagePrivate(page);
227         set_page_private(page, 0);
228 }
229
230 /*
231  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
232  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
233  *
234  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
235  * the following equation:
236  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
237  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
238  * 1 buddy is #10:
239  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
240  *
241  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
242  * satisfies the following equation:
243  *     P = B & ~(1 << O)
244  *
245  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
246  */
247 static inline struct page *
248 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
249 {
250         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
251
252         return page + (buddy_idx - page_idx);
253 }
254
255 static inline unsigned long
256 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
257 {
258         return (page_idx & ~(1 << order));
259 }
260
261 /*
262  * This function checks whether a page is free && is the buddy
263  * we can do coalesce a page and its buddy if
264  * (a) the buddy is free &&
265  * (b) the buddy is on the buddy system &&
266  * (c) a page and its buddy have the same order.
267  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
268  *
269  */
270 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
271 {
272        if (PagePrivate(page)           &&
273            (page_order(page) == order) &&
274             page_count(page) == 0)
275                return 1;
276        return 0;
277 }
278
279 /*
280  * Freeing function for a buddy system allocator.
281  *
282  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
283  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
284  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
285  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
286  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
287  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
288  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
289  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
290  * parts of the VM system.
291  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
292  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
293  * order is recorded in page_private(page) field.
294  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
295  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
296  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
297  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
298  * triggers coalescing into a block of larger size.            
299  *
300  * -- wli
301  */
302
303 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page,
304                 struct zone *zone, unsigned int order)
305 {
306         unsigned long page_idx;
307         int order_size = 1 << order;
308
309         if (unlikely(order))
310                 destroy_compound_page(page, order);
311
312         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
313
314         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
315         BUG_ON(bad_range(zone, page));
316
317         zone->free_pages += order_size;
318         while (order < MAX_ORDER-1) {
319                 unsigned long combined_idx;
320                 struct free_area *area;
321                 struct page *buddy;
322
323                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
324                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
325
326                 if (bad_range(zone, buddy))
327                         break;
328                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
329                         break;          /* Move the buddy up one level. */
330                 list_del(&buddy->lru);
331                 area = zone->free_area + order;
332                 area->nr_free--;
333                 rmv_page_order(buddy);
334                 page = page + (combined_idx - page_idx);
335                 page_idx = combined_idx;
336                 order++;
337         }
338         set_page_order(page, order);
339         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
340         zone->free_area[order].nr_free++;
341 }
342
343 static inline void free_pages_check(const char *function, struct page *page)
344 {
345         if (    page_mapcount(page) ||
346                 page->mapping != NULL ||
347                 page_count(page) != 0 ||
348                 (page->flags & (
349                         1 << PG_lru     |
350                         1 << PG_private |
351                         1 << PG_locked  |
352                         1 << PG_active  |
353                         1 << PG_reclaim |
354                         1 << PG_slab    |
355                         1 << PG_swapcache |
356                         1 << PG_writeback |
357                         1 << PG_reserved )))
358                 bad_page(function, page);
359         if (PageDirty(page))
360                 __ClearPageDirty(page);
361 }
362
363 /*
364  * Frees a list of pages. 
365  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
366  * count is the number of pages to free.
367  *
368  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
369  * see if this freeing clears that state.
370  *
371  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
372  * pinned" detection logic.
373  */
374 static int
375 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
376                 struct list_head *list, unsigned int order)
377 {
378         unsigned long flags;
379         struct page *page = NULL;
380         int ret = 0;
381
382         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
383         zone->all_unreclaimable = 0;
384         zone->pages_scanned = 0;
385         while (!list_empty(list) && count--) {
386                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
387                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
388                 list_del(&page->lru);
389                 __free_pages_bulk(page, zone, order);
390                 ret++;
391         }
392         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
393         return ret;
394 }
395
396 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
397 {
398         LIST_HEAD(list);
399         int i;
400
401         arch_free_page(page, order);
402
403         mod_page_state(pgfree, 1 << order);
404
405 #ifndef CONFIG_MMU
406         if (order > 0)
407                 for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
408                         __put_page(page + i);
409 #endif
410
411         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
412                 free_pages_check(__FUNCTION__, page + i);
413         list_add(&page->lru, &list);
414         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
415         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
416 }
417
418
419 /*
420  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
421  * Please do not alter this order without good reasons and regression
422  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
423  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
424  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
425  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
426  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
427  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
428  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
429  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
430  *
431  * -- wli
432  */
433 static inline struct page *
434 expand(struct zone *zone, struct page *page,
435         int low, int high, struct free_area *area)
436 {
437         unsigned long size = 1 << high;
438
439         while (high > low) {
440                 area--;
441                 high--;
442                 size >>= 1;
443                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
444                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
445                 area->nr_free++;
446                 set_page_order(&page[size], high);
447         }
448         return page;
449 }
450
451 void set_page_refs(struct page *page, int order)
452 {
453 #ifdef CONFIG_MMU
454         set_page_count(page, 1);
455 #else
456         int i;
457
458         /*
459          * We need to reference all the pages for this order, otherwise if
460          * anyone accesses one of the pages with (get/put) it will be freed.
461          * - eg: access_process_vm()
462          */
463         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
464                 set_page_count(page + i, 1);
465 #endif /* CONFIG_MMU */
466 }
467
468 /*
469  * This page is about to be returned from the page allocator
470  */
471 static void prep_new_page(struct page *page, int order)
472 {
473         if (    page_mapcount(page) ||
474                 page->mapping != NULL ||
475                 page_count(page) != 0 ||
476                 (page->flags & (
477                         1 << PG_lru     |
478                         1 << PG_private |
479                         1 << PG_locked  |
480                         1 << PG_active  |
481                         1 << PG_dirty   |
482                         1 << PG_reclaim |
483                         1 << PG_slab    |
484                         1 << PG_swapcache |
485                         1 << PG_writeback |
486                         1 << PG_reserved )))
487                 bad_page(__FUNCTION__, page);
488
489         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
490                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
491                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
492         set_page_private(page, 0);
493         set_page_refs(page, order);
494         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
495 }
496
497 /* 
498  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
499  * Call me with the zone->lock already held.
500  */
501 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
502 {
503         struct free_area * area;
504         unsigned int current_order;
505         struct page *page;
506
507         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
508                 area = zone->free_area + current_order;
509                 if (list_empty(&area->free_list))
510                         continue;
511
512                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
513                 list_del(&page->lru);
514                 rmv_page_order(page);
515                 area->nr_free--;
516                 zone->free_pages -= 1UL << order;
517                 return expand(zone, page, order, current_order, area);
518         }
519
520         return NULL;
521 }
522
523 /* 
524  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
525  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
526  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
527  */
528 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
529                         unsigned long count, struct list_head *list)
530 {
531         unsigned long flags;
532         int i;
533         int allocated = 0;
534         struct page *page;
535         
536         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
537         for (i = 0; i < count; ++i) {
538                 page = __rmqueue(zone, order);
539                 if (page == NULL)
540                         break;
541                 allocated++;
542                 list_add_tail(&page->lru, list);
543         }
544         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
545         return allocated;
546 }
547
548 #ifdef CONFIG_NUMA
549 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
550 void drain_remote_pages(void)
551 {
552         struct zone *zone;
553         int i;
554         unsigned long flags;
555
556         local_irq_save(flags);
557         for_each_zone(zone) {
558                 struct per_cpu_pageset *pset;
559
560                 /* Do not drain local pagesets */
561                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
562                         continue;
563
564                 pset = zone->pageset[smp_processor_id()];
565                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
566                         struct per_cpu_pages *pcp;
567
568                         pcp = &pset->pcp[i];
569                         if (pcp->count)
570                                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
571                                                 &pcp->list, 0);
572                 }
573         }
574         local_irq_restore(flags);
575 }
576 #endif
577
578 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
579 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
580 {
581         struct zone *zone;
582         int i;
583
584         for_each_zone(zone) {
585                 struct per_cpu_pageset *pset;
586
587                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
588                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
589                         struct per_cpu_pages *pcp;
590
591                         pcp = &pset->pcp[i];
592                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
593                                                 &pcp->list, 0);
594                 }
595         }
596 }
597 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
598
599 #ifdef CONFIG_PM
600
601 void mark_free_pages(struct zone *zone)
602 {
603         unsigned long zone_pfn, flags;
604         int order;
605         struct list_head *curr;
606
607         if (!zone->spanned_pages)
608                 return;
609
610         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
611         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
612                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
613
614         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
615                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
616                         unsigned long start_pfn, i;
617
618                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
619
620                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
621                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
622         }
623         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
624 }
625
626 /*
627  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
628  */
629 void drain_local_pages(void)
630 {
631         unsigned long flags;
632
633         local_irq_save(flags);  
634         __drain_pages(smp_processor_id());
635         local_irq_restore(flags);       
636 }
637 #endif /* CONFIG_PM */
638
639 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z)
640 {
641 #ifdef CONFIG_NUMA
642         unsigned long flags;
643         int cpu;
644         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
645         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
646         struct per_cpu_pageset *p;
647
648         local_irq_save(flags);
649         cpu = smp_processor_id();
650         p = zone_pcp(z,cpu);
651         if (pg == orig) {
652                 p->numa_hit++;
653         } else {
654                 p->numa_miss++;
655                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
656         }
657         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
658                 p->local_node++;
659         else
660                 p->other_node++;
661         local_irq_restore(flags);
662 #endif
663 }
664
665 /*
666  * Free a 0-order page
667  */
668 static void FASTCALL(free_hot_cold_page(struct page *page, int cold));
669 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
670 {
671         struct zone *zone = page_zone(page);
672         struct per_cpu_pages *pcp;
673         unsigned long flags;
674
675         arch_free_page(page, 0);
676
677         kernel_map_pages(page, 1, 0);
678         inc_page_state(pgfree);
679         if (PageAnon(page))
680                 page->mapping = NULL;
681         free_pages_check(__FUNCTION__, page);
682         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
683         local_irq_save(flags);
684         list_add(&page->lru, &pcp->list);
685         pcp->count++;
686         if (pcp->count >= pcp->high)
687                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
688         local_irq_restore(flags);
689         put_cpu();
690 }
691
692 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
693 {
694         free_hot_cold_page(page, 0);
695 }
696         
697 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
698 {
699         free_hot_cold_page(page, 1);
700 }
701
702 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
703 {
704         int i;
705
706         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
707         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
708                 clear_highpage(page + i);
709 }
710
711 /*
712  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
713  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
714  * or two.
715  */
716 static struct page *
717 buffered_rmqueue(struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
718 {
719         unsigned long flags;
720         struct page *page = NULL;
721         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
722
723         if (order == 0) {
724                 struct per_cpu_pages *pcp;
725
726                 pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
727                 local_irq_save(flags);
728                 if (pcp->count <= pcp->low)
729                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
730                                                 pcp->batch, &pcp->list);
731                 if (pcp->count) {
732                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
733                         list_del(&page->lru);
734                         pcp->count--;
735                 }
736                 local_irq_restore(flags);
737                 put_cpu();
738         } else {
739                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
740                 page = __rmqueue(zone, order);
741                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
742         }
743
744         if (page != NULL) {
745                 BUG_ON(bad_range(zone, page));
746                 mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
747                 prep_new_page(page, order);
748
749                 if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
750                         prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
751
752                 if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
753                         prep_compound_page(page, order);
754         }
755         return page;
756 }
757
758 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
759 #define ALLOC_HARDER            0x02 /* try to alloc harder */
760 #define ALLOC_HIGH              0x04 /* __GFP_HIGH set */
761 #define ALLOC_CPUSET            0x08 /* check for correct cpuset */
762
763 /*
764  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
765  * of the allocation.
766  */
767 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
768                       int classzone_idx, int alloc_flags)
769 {
770         /* free_pages my go negative - that's OK */
771         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
772         int o;
773
774         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
775                 min -= min / 2;
776         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
777                 min -= min / 4;
778
779         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
780                 return 0;
781         for (o = 0; o < order; o++) {
782                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
783                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
784
785                 /* Require fewer higher order pages to be free */
786                 min >>= 1;
787
788                 if (free_pages <= min)
789                         return 0;
790         }
791         return 1;
792 }
793
794 /*
795  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
796  * a page.
797  */
798 static struct page *
799 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
800                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
801 {
802         struct zone **z = zonelist->zones;
803         struct page *page = NULL;
804         int classzone_idx = zone_idx(*z);
805
806         /*
807          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
808          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
809          */
810         do {
811                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
812                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
813                         continue;
814
815                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
816                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, (*z)->pages_low,
817                                     classzone_idx, alloc_flags))
818                                 continue;
819                 }
820
821                 page = buffered_rmqueue(*z, order, gfp_mask);
822                 if (page) {
823                         zone_statistics(zonelist, *z);
824                         break;
825                 }
826         } while (*(++z) != NULL);
827         return page;
828 }
829
830 /*
831  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
832  */
833 struct page * fastcall
834 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
835                 struct zonelist *zonelist)
836 {
837         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
838         struct zone **z;
839         struct page *page;
840         struct reclaim_state reclaim_state;
841         struct task_struct *p = current;
842         int do_retry;
843         int alloc_flags;
844         int did_some_progress;
845
846         might_sleep_if(wait);
847
848         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
849
850         if (unlikely(*z == NULL)) {
851                 /* Should this ever happen?? */
852                 return NULL;
853         }
854 restart:
855         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
856                                 zonelist, ALLOC_CPUSET);
857         if (page)
858                 goto got_pg;
859
860         do
861                 wakeup_kswapd(*z, order);
862         while (*(++z));
863
864         /*
865          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
866          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
867          * to how we want to proceed.
868          *
869          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
870          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
871          * policy.
872          */
873         alloc_flags = 0;
874         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
875                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
876         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
877                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
878         if (wait)
879                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
880
881         /*
882          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
883          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
884          *
885          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
886          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
887          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
888          */
889         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
890         if (page)
891                 goto got_pg;
892
893         /* This allocation should allow future memory freeing. */
894
895         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
896                         && !in_interrupt()) {
897                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
898 nofail_alloc:
899                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
900                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
901                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET);
902                         if (page)
903                                 goto got_pg;
904                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
905                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
906                                 goto nofail_alloc;
907                         }
908                 }
909                 goto nopage;
910         }
911
912         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
913         if (!wait)
914                 goto nopage;
915
916 rebalance:
917         cond_resched();
918
919         /* We now go into synchronous reclaim */
920         p->flags |= PF_MEMALLOC;
921         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
922         p->reclaim_state = &reclaim_state;
923
924         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
925
926         p->reclaim_state = NULL;
927         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
928
929         cond_resched();
930
931         if (likely(did_some_progress)) {
932                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
933                                                 zonelist, alloc_flags);
934                 if (page)
935                         goto got_pg;
936         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
937                 /*
938                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
939                  * very high watermark here, this is only to catch
940                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
941                  * under heavy pressure.
942                  */
943                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
944                                                 zonelist, ALLOC_CPUSET);
945                 if (page)
946                         goto got_pg;
947
948                 out_of_memory(gfp_mask, order);
949                 goto restart;
950         }
951
952         /*
953          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
954          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
955          *
956          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
957          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
958          */
959         do_retry = 0;
960         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
961                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
962                         do_retry = 1;
963                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
964                         do_retry = 1;
965         }
966         if (do_retry) {
967                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
968                 goto rebalance;
969         }
970
971 nopage:
972         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
973                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
974                         " order:%d, mode:0x%x\n",
975                         p->comm, order, gfp_mask);
976                 dump_stack();
977                 show_mem();
978         }
979 got_pg:
980         return page;
981 }
982
983 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
984
985 /*
986  * Common helper functions.
987  */
988 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
989 {
990         struct page * page;
991         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
992         if (!page)
993                 return 0;
994         return (unsigned long) page_address(page);
995 }
996
997 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
998
999 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1000 {
1001         struct page * page;
1002
1003         /*
1004          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1005          * a highmem page
1006          */
1007         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1008
1009         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1010         if (page)
1011                 return (unsigned long) page_address(page);
1012         return 0;
1013 }
1014
1015 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1016
1017 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1018 {
1019         int i = pagevec_count(pvec);
1020
1021         while (--i >= 0)
1022                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1023 }
1024
1025 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1026 {
1027         if (put_page_testzero(page)) {
1028                 if (order == 0)
1029                         free_hot_page(page);
1030                 else
1031                         __free_pages_ok(page, order);
1032         }
1033 }
1034
1035 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1036
1037 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1038 {
1039         if (addr != 0) {
1040                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1041                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1042         }
1043 }
1044
1045 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1046
1047 /*
1048  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1049  */
1050 unsigned int nr_free_pages(void)
1051 {
1052         unsigned int sum = 0;
1053         struct zone *zone;
1054
1055         for_each_zone(zone)
1056                 sum += zone->free_pages;
1057
1058         return sum;
1059 }
1060
1061 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1062
1063 #ifdef CONFIG_NUMA
1064 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1065 {
1066         unsigned int i, sum = 0;
1067
1068         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1069                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1070
1071         return sum;
1072 }
1073 #endif
1074
1075 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1076 {
1077         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1078         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1079         unsigned int sum = 0;
1080
1081         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1082         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1083         struct zone *zone;
1084
1085         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1086                 unsigned long size = zone->present_pages;
1087                 unsigned long high = zone->pages_high;
1088                 if (size > high)
1089                         sum += size - high;
1090         }
1091
1092         return sum;
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1097  */
1098 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1099 {
1100         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1105  */
1106 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1107 {
1108         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1109 }
1110
1111 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1112 unsigned int nr_free_highpages (void)
1113 {
1114         pg_data_t *pgdat;
1115         unsigned int pages = 0;
1116
1117         for_each_pgdat(pgdat)
1118                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1119
1120         return pages;
1121 }
1122 #endif
1123
1124 #ifdef CONFIG_NUMA
1125 static void show_node(struct zone *zone)
1126 {
1127         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1128 }
1129 #else
1130 #define show_node(zone) do { } while (0)
1131 #endif
1132
1133 /*
1134  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1135  * The result is unavoidably approximate - it can change
1136  * during and after execution of this function.
1137  */
1138 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1139
1140 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1141 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1142 #ifdef CONFIG_SMP
1143 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1144 #endif
1145
1146 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1147 {
1148         int cpu = 0;
1149
1150         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1151         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1152
1153         cpu = first_cpu(*cpumask);
1154         while (cpu < NR_CPUS) {
1155                 unsigned long *in, *out, off;
1156
1157                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1158
1159                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1160
1161                 if (cpu < NR_CPUS)
1162                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1163
1164                 out = (unsigned long *)ret;
1165                 for (off = 0; off < nr; off++)
1166                         *out++ += *in++;
1167         }
1168 }
1169
1170 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1171 {
1172         int nr;
1173         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1174
1175         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1176         nr /= sizeof(unsigned long);
1177
1178         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1179 }
1180
1181 void get_page_state(struct page_state *ret)
1182 {
1183         int nr;
1184         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1185
1186         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1187         nr /= sizeof(unsigned long);
1188
1189         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1190 }
1191
1192 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1193 {
1194         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1195
1196         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1197 }
1198
1199 unsigned long __read_page_state(unsigned long offset)
1200 {
1201         unsigned long ret = 0;
1202         int cpu;
1203
1204         for_each_online_cpu(cpu) {
1205                 unsigned long in;
1206
1207                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1208                 ret += *((unsigned long *)in);
1209         }
1210         return ret;
1211 }
1212
1213 void __mod_page_state(unsigned long offset, unsigned long delta)
1214 {
1215         unsigned long flags;
1216         void* ptr;
1217
1218         local_irq_save(flags);
1219         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1220         *(unsigned long*)(ptr + offset) += delta;
1221         local_irq_restore(flags);
1222 }
1223
1224 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state);
1225
1226 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1227                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1228 {
1229         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1230         int i;
1231
1232         *active = 0;
1233         *inactive = 0;
1234         *free = 0;
1235         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1236                 *active += zones[i].nr_active;
1237                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1238                 *free += zones[i].free_pages;
1239         }
1240 }
1241
1242 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1243                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1244 {
1245         struct pglist_data *pgdat;
1246
1247         *active = 0;
1248         *inactive = 0;
1249         *free = 0;
1250         for_each_pgdat(pgdat) {
1251                 unsigned long l, m, n;
1252                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1253                 *active += l;
1254                 *inactive += m;
1255                 *free += n;
1256         }
1257 }
1258
1259 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1260 {
1261         val->totalram = totalram_pages;
1262         val->sharedram = 0;
1263         val->freeram = nr_free_pages();
1264         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1265 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1266         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1267         val->freehigh = nr_free_highpages();
1268 #else
1269         val->totalhigh = 0;
1270         val->freehigh = 0;
1271 #endif
1272         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1273 }
1274
1275 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1276
1277 #ifdef CONFIG_NUMA
1278 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1279 {
1280         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1281
1282         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1283         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1284         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1285         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1286         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1287 }
1288 #endif
1289
1290 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1291
1292 /*
1293  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1294  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1295  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1296  */
1297 void show_free_areas(void)
1298 {
1299         struct page_state ps;
1300         int cpu, temperature;
1301         unsigned long active;
1302         unsigned long inactive;
1303         unsigned long free;
1304         struct zone *zone;
1305
1306         for_each_zone(zone) {
1307                 show_node(zone);
1308                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1309
1310                 if (!zone->present_pages) {
1311                         printk(" empty\n");
1312                         continue;
1313                 } else
1314                         printk("\n");
1315
1316                 for_each_online_cpu(cpu) {
1317                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1318
1319                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1320
1321                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1322                                 printk("cpu %d %s: low %d, high %d, batch %d used:%d\n",
1323                                         cpu,
1324                                         temperature ? "cold" : "hot",
1325                                         pageset->pcp[temperature].low,
1326                                         pageset->pcp[temperature].high,
1327                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1328                                         pageset->pcp[temperature].count);
1329                 }
1330         }
1331
1332         get_page_state(&ps);
1333         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1334
1335         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1336                 K(nr_free_pages()),
1337                 K(nr_free_highpages()));
1338
1339         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1340                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1341                 active,
1342                 inactive,
1343                 ps.nr_dirty,
1344                 ps.nr_writeback,
1345                 ps.nr_unstable,
1346                 nr_free_pages(),
1347                 ps.nr_slab,
1348                 ps.nr_mapped,
1349                 ps.nr_page_table_pages);
1350
1351         for_each_zone(zone) {
1352                 int i;
1353
1354                 show_node(zone);
1355                 printk("%s"
1356                         " free:%lukB"
1357                         " min:%lukB"
1358                         " low:%lukB"
1359                         " high:%lukB"
1360                         " active:%lukB"
1361                         " inactive:%lukB"
1362                         " present:%lukB"
1363                         " pages_scanned:%lu"
1364                         " all_unreclaimable? %s"
1365                         "\n",
1366                         zone->name,
1367                         K(zone->free_pages),
1368                         K(zone->pages_min),
1369                         K(zone->pages_low),
1370                         K(zone->pages_high),
1371                         K(zone->nr_active),
1372                         K(zone->nr_inactive),
1373                         K(zone->present_pages),
1374                         zone->pages_scanned,
1375                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1376                         );
1377                 printk("lowmem_reserve[]:");
1378                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1379                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1380                 printk("\n");
1381         }
1382
1383         for_each_zone(zone) {
1384                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1385
1386                 show_node(zone);
1387                 printk("%s: ", zone->name);
1388                 if (!zone->present_pages) {
1389                         printk("empty\n");
1390                         continue;
1391                 }
1392
1393                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1394                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1395                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1396                         total += nr << order;
1397                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1398                 }
1399                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1400                 printk("= %lukB\n", K(total));
1401         }
1402
1403         show_swap_cache_info();
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Builds allocation fallback zone lists.
1408  */
1409 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1410 {
1411         switch (k) {
1412                 struct zone *zone;
1413         default:
1414                 BUG();
1415         case ZONE_HIGHMEM:
1416                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1417                 if (zone->present_pages) {
1418 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1419                         BUG();
1420 #endif
1421                         zonelist->zones[j++] = zone;
1422                 }
1423         case ZONE_NORMAL:
1424                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1425                 if (zone->present_pages)
1426                         zonelist->zones[j++] = zone;
1427         case ZONE_DMA32:
1428                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
1429                 if (zone->present_pages)
1430                         zonelist->zones[j++] = zone;
1431         case ZONE_DMA:
1432                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1433                 if (zone->present_pages)
1434                         zonelist->zones[j++] = zone;
1435         }
1436
1437         return j;
1438 }
1439
1440 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1441 {
1442         int res = ZONE_NORMAL;
1443         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1444                 res = ZONE_HIGHMEM;
1445         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1446                 res = ZONE_DMA32;
1447         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1448                 res = ZONE_DMA;
1449         return res;
1450 }
1451
1452 #ifdef CONFIG_NUMA
1453 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1454 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1455 /**
1456  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1457  * @node: node whose fallback list we're appending
1458  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1459  *
1460  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1461  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1462  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1463  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1464  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1465  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1466  * on them otherwise.
1467  * It returns -1 if no node is found.
1468  */
1469 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1470 {
1471         int i, n, val;
1472         int min_val = INT_MAX;
1473         int best_node = -1;
1474
1475         for_each_online_node(i) {
1476                 cpumask_t tmp;
1477
1478                 /* Start from local node */
1479                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1480
1481                 /* Don't want a node to appear more than once */
1482                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1483                         continue;
1484
1485                 /* Use the local node if we haven't already */
1486                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1487                         best_node = node;
1488                         break;
1489                 }
1490
1491                 /* Use the distance array to find the distance */
1492                 val = node_distance(node, n);
1493
1494                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1495                 tmp = node_to_cpumask(n);
1496                 if (!cpus_empty(tmp))
1497                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1498
1499                 /* Slight preference for less loaded node */
1500                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1501                 val += node_load[n];
1502
1503                 if (val < min_val) {
1504                         min_val = val;
1505                         best_node = n;
1506                 }
1507         }
1508
1509         if (best_node >= 0)
1510                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1511
1512         return best_node;
1513 }
1514
1515 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1516 {
1517         int i, j, k, node, local_node;
1518         int prev_node, load;
1519         struct zonelist *zonelist;
1520         nodemask_t used_mask;
1521
1522         /* initialize zonelists */
1523         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1524                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1525                 zonelist->zones[0] = NULL;
1526         }
1527
1528         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1529         local_node = pgdat->node_id;
1530         load = num_online_nodes();
1531         prev_node = local_node;
1532         nodes_clear(used_mask);
1533         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1534                 /*
1535                  * We don't want to pressure a particular node.
1536                  * So adding penalty to the first node in same
1537                  * distance group to make it round-robin.
1538                  */
1539                 if (node_distance(local_node, node) !=
1540                                 node_distance(local_node, prev_node))
1541                         node_load[node] += load;
1542                 prev_node = node;
1543                 load--;
1544                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1545                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1546                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1547
1548                         k = highest_zone(i);
1549
1550                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1551                         zonelist->zones[j] = NULL;
1552                 }
1553         }
1554 }
1555
1556 #else   /* CONFIG_NUMA */
1557
1558 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1559 {
1560         int i, j, k, node, local_node;
1561
1562         local_node = pgdat->node_id;
1563         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1564                 struct zonelist *zonelist;
1565
1566                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1567
1568                 j = 0;
1569                 k = highest_zone(i);
1570                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1571                 /*
1572                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1573                  * of all the other nodes.
1574                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1575                  * building the zones for node N, we make sure that the
1576                  * zones coming right after the local ones are those from
1577                  * node N+1 (modulo N)
1578                  */
1579                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1580                         if (!node_online(node))
1581                                 continue;
1582                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1583                 }
1584                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1585                         if (!node_online(node))
1586                                 continue;
1587                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1588                 }
1589
1590                 zonelist->zones[j] = NULL;
1591         }
1592 }
1593
1594 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1595
1596 void __init build_all_zonelists(void)
1597 {
1598         int i;
1599
1600         for_each_online_node(i)
1601                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1602         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1603         cpuset_init_current_mems_allowed();
1604 }
1605
1606 /*
1607  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1608  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1609  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1610  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1611  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1612  * conservative, even though it seems large.
1613  *
1614  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1615  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1616  */
1617 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1618
1619 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1620 {
1621         unsigned long size = 1;
1622
1623         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1624
1625         while (size < pages)
1626                 size <<= 1;
1627
1628         /*
1629          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1630          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1631          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1632          */
1633         size = min(size, 4096UL);
1634
1635         return max(size, 4UL);
1636 }
1637
1638 /*
1639  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1640  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1641  * hash function before the remainder is taken.
1642  */
1643 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1644 {
1645         return ffz(~size);
1646 }
1647
1648 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1649
1650 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1651                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1652 {
1653         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1654         int i;
1655
1656         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1657                 totalpages += zones_size[i];
1658         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1659
1660         realtotalpages = totalpages;
1661         if (zholes_size)
1662                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1663                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1664         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1665         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1666 }
1667
1668
1669 /*
1670  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1671  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1672  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1673  */
1674 void __devinit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1675                 unsigned long start_pfn)
1676 {
1677         struct page *page;
1678         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1679         unsigned long pfn;
1680
1681         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1682                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1683                         continue;
1684                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1685                         continue;
1686                 page = pfn_to_page(pfn);
1687                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1688                 set_page_count(page, 1);
1689                 reset_page_mapcount(page);
1690                 SetPageReserved(page);
1691                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1692 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1693                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1694                 if (!is_highmem_idx(zone))
1695                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1696 #endif
1697         }
1698 }
1699
1700 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1701                                 unsigned long size)
1702 {
1703         int order;
1704         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1705                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1706                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1707         }
1708 }
1709
1710 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1711 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1712                 unsigned long size)
1713 {
1714         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1715         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1716
1717         if (FLAGS_HAS_NODE)
1718                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1719         else
1720                 for (; snum <= end; snum++)
1721                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1722 }
1723
1724 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1725 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1726         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1727 #endif
1728
1729 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1730 {
1731         int batch;
1732
1733         /*
1734          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1735          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1736          *
1737          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1738          */
1739         batch = zone->present_pages / 1024;
1740         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1741                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1742         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1743         if (batch < 1)
1744                 batch = 1;
1745
1746         /*
1747          * We will be trying to allcoate bigger chunks of contiguous
1748          * memory of the order of fls(batch).  This should result in
1749          * better cache coloring.
1750          *
1751          * A sanity check also to ensure that batch is still in limits.
1752          */
1753         batch = (1 << fls(batch + batch/2));
1754
1755         if (fls(batch) >= (PAGE_SHIFT + MAX_ORDER - 2))
1756                 batch = PAGE_SHIFT + ((MAX_ORDER - 1 - PAGE_SHIFT)/2);
1757
1758         return batch;
1759 }
1760
1761 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1762 {
1763         struct per_cpu_pages *pcp;
1764
1765         memset(p, 0, sizeof(*p));
1766
1767         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1768         pcp->count = 0;
1769         pcp->low = 0;
1770         pcp->high = 6 * batch;
1771         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1772         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1773
1774         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1775         pcp->count = 0;
1776         pcp->low = 0;
1777         pcp->high = 2 * batch;
1778         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1779         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1780 }
1781
1782 #ifdef CONFIG_NUMA
1783 /*
1784  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1785  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1786  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1787  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1788  * with interrupts disabled.
1789  *
1790  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1791  *
1792  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1793  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1794  * hotplugged processors.
1795  *
1796  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1797  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1798  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1799  */
1800 static struct per_cpu_pageset
1801         boot_pageset[NR_CPUS];
1802
1803 /*
1804  * Dynamically allocate memory for the
1805  * per cpu pageset array in struct zone.
1806  */
1807 static int __devinit process_zones(int cpu)
1808 {
1809         struct zone *zone, *dzone;
1810
1811         for_each_zone(zone) {
1812
1813                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1814                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1815                 if (!zone->pageset[cpu])
1816                         goto bad;
1817
1818                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1819         }
1820
1821         return 0;
1822 bad:
1823         for_each_zone(dzone) {
1824                 if (dzone == zone)
1825                         break;
1826                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1827                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1828         }
1829         return -ENOMEM;
1830 }
1831
1832 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1833 {
1834 #ifdef CONFIG_NUMA
1835         struct zone *zone;
1836
1837         for_each_zone(zone) {
1838                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1839
1840                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1841                 kfree(pset);
1842         }
1843 #endif
1844 }
1845
1846 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1847                 unsigned long action,
1848                 void *hcpu)
1849 {
1850         int cpu = (long)hcpu;
1851         int ret = NOTIFY_OK;
1852
1853         switch (action) {
1854                 case CPU_UP_PREPARE:
1855                         if (process_zones(cpu))
1856                                 ret = NOTIFY_BAD;
1857                         break;
1858                 case CPU_UP_CANCELED:
1859                 case CPU_DEAD:
1860                         free_zone_pagesets(cpu);
1861                         break;
1862                 default:
1863                         break;
1864         }
1865         return ret;
1866 }
1867
1868 static struct notifier_block pageset_notifier =
1869         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1870
1871 void __init setup_per_cpu_pageset()
1872 {
1873         int err;
1874
1875         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1876          * A cpuup callback will do this for every cpu
1877          * as it comes online
1878          */
1879         err = process_zones(smp_processor_id());
1880         BUG_ON(err);
1881         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1882 }
1883
1884 #endif
1885
1886 static __devinit
1887 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1888 {
1889         int i;
1890         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1891
1892         /*
1893          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1894          * per zone.
1895          */
1896         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1897         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1898         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1899                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1900                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1901
1902         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1903                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1904 }
1905
1906 static __devinit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1907 {
1908         int cpu;
1909         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1910
1911         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1912 #ifdef CONFIG_NUMA
1913                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1914                 zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1915                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1916 #else
1917                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1918 #endif
1919         }
1920         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1921                 zone->name, zone->present_pages, batch);
1922 }
1923
1924 static __devinit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1925                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
1926 {
1927         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1928
1929         zone_wait_table_init(zone, size);
1930         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1931
1932         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
1933         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1934
1935         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1936
1937         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1938 }
1939
1940 /*
1941  * Set up the zone data structures:
1942  *   - mark all pages reserved
1943  *   - mark all memory queues empty
1944  *   - clear the memory bitmaps
1945  */
1946 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1947                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1948 {
1949         unsigned long j;
1950         int nid = pgdat->node_id;
1951         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1952
1953         pgdat_resize_init(pgdat);
1954         pgdat->nr_zones = 0;
1955         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1956         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1957         
1958         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1959                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1960                 unsigned long size, realsize;
1961
1962                 realsize = size = zones_size[j];
1963                 if (zholes_size)
1964                         realsize -= zholes_size[j];
1965
1966                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
1967                         nr_kernel_pages += realsize;
1968                 nr_all_pages += realsize;
1969
1970                 zone->spanned_pages = size;
1971                 zone->present_pages = realsize;
1972                 zone->name = zone_names[j];
1973                 spin_lock_init(&zone->lock);
1974                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1975                 zone_seqlock_init(zone);
1976                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1977                 zone->free_pages = 0;
1978
1979                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1980
1981                 zone_pcp_init(zone);
1982                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
1983                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
1984                 zone->nr_scan_active = 0;
1985                 zone->nr_scan_inactive = 0;
1986                 zone->nr_active = 0;
1987                 zone->nr_inactive = 0;
1988                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
1989                 if (!size)
1990                         continue;
1991
1992                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
1993                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
1994                 zone_start_pfn += size;
1995         }
1996 }
1997
1998 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
1999 {
2000         /* Skip empty nodes */
2001         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2002                 return;
2003
2004 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2005         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2006         if (!pgdat->node_mem_map) {
2007                 unsigned long size;
2008                 struct page *map;
2009
2010                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2011                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2012                 if (!map)
2013                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2014                 pgdat->node_mem_map = map;
2015         }
2016 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2017         /*
2018          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2019          */
2020         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2021                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2022 #endif
2023 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2024 }
2025
2026 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2027                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2028                 unsigned long *zholes_size)
2029 {
2030         pgdat->node_id = nid;
2031         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2032         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2033
2034         alloc_node_mem_map(pgdat);
2035
2036         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2037 }
2038
2039 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2040 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2041 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2042
2043 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2044 #endif
2045
2046 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2047 {
2048         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2049                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2050 }
2051
2052 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2053
2054 #include <linux/seq_file.h>
2055
2056 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2057 {
2058         pg_data_t *pgdat;
2059         loff_t node = *pos;
2060
2061         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2062                 --node;
2063
2064         return pgdat;
2065 }
2066
2067 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2068 {
2069         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2070
2071         (*pos)++;
2072         return pgdat->pgdat_next;
2073 }
2074
2075 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2076 {
2077 }
2078
2079 /* 
2080  * This walks the free areas for each zone.
2081  */
2082 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2083 {
2084         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2085         struct zone *zone;
2086         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2087         unsigned long flags;
2088         int order;
2089
2090         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2091                 if (!zone->present_pages)
2092                         continue;
2093
2094                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2095                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2096                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2097                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2098                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2099                 seq_putc(m, '\n');
2100         }
2101         return 0;
2102 }
2103
2104 struct seq_operations fragmentation_op = {
2105         .start  = frag_start,
2106         .next   = frag_next,
2107         .stop   = frag_stop,
2108         .show   = frag_show,
2109 };
2110
2111 /*
2112  * Output information about zones in @pgdat.
2113  */
2114 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2115 {
2116         pg_data_t *pgdat = arg;
2117         struct zone *zone;
2118         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2119         unsigned long flags;
2120
2121         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2122                 int i;
2123
2124                 if (!zone->present_pages)
2125                         continue;
2126
2127                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2128                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2129                 seq_printf(m,
2130                            "\n  pages free     %lu"
2131                            "\n        min      %lu"
2132                            "\n        low      %lu"
2133                            "\n        high     %lu"
2134                            "\n        active   %lu"
2135                            "\n        inactive %lu"
2136                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2137                            "\n        spanned  %lu"
2138                            "\n        present  %lu",
2139                            zone->free_pages,
2140                            zone->pages_min,
2141                            zone->pages_low,
2142                            zone->pages_high,
2143                            zone->nr_active,
2144                            zone->nr_inactive,
2145                            zone->pages_scanned,
2146                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2147                            zone->spanned_pages,
2148                            zone->present_pages);
2149                 seq_printf(m,
2150                            "\n        protection: (%lu",
2151                            zone->lowmem_reserve[0]);
2152                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2153                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2154                 seq_printf(m,
2155                            ")"
2156                            "\n  pagesets");
2157                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2158                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2159                         int j;
2160
2161                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2162                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2163                                 if (pageset->pcp[j].count)
2164                                         break;
2165                         }
2166                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2167                                 continue;
2168                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2169                                 seq_printf(m,
2170                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2171                                            "\n              count: %i"
2172                                            "\n              low:   %i"
2173                                            "\n              high:  %i"
2174                                            "\n              batch: %i",
2175                                            i, j,
2176                                            pageset->pcp[j].count,
2177                                            pageset->pcp[j].low,
2178                                            pageset->pcp[j].high,
2179                                            pageset->pcp[j].batch);
2180                         }
2181 #ifdef CONFIG_NUMA
2182                         seq_printf(m,
2183                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2184                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2185                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2186                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2187                                    "\n            local_node:     %lu"
2188                                    "\n            other_node:     %lu",
2189                                    pageset->numa_hit,
2190                                    pageset->numa_miss,
2191                                    pageset->numa_foreign,
2192                                    pageset->interleave_hit,
2193                                    pageset->local_node,
2194                                    pageset->other_node);
2195 #endif
2196                 }
2197                 seq_printf(m,
2198                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2199                            "\n  prev_priority:     %i"
2200                            "\n  temp_priority:     %i"
2201                            "\n  start_pfn:         %lu",
2202                            zone->all_unreclaimable,
2203                            zone->prev_priority,
2204                            zone->temp_priority,
2205                            zone->zone_start_pfn);
2206                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2207                 seq_putc(m, '\n');
2208         }
2209         return 0;
2210 }
2211
2212 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2213         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2214                                * fragmentation. */
2215         .next   = frag_next,
2216         .stop   = frag_stop,
2217         .show   = zoneinfo_show,
2218 };
2219
2220 static char *vmstat_text[] = {
2221         "nr_dirty",
2222         "nr_writeback",
2223         "nr_unstable",
2224         "nr_page_table_pages",
2225         "nr_mapped",
2226         "nr_slab",
2227
2228         "pgpgin",
2229         "pgpgout",
2230         "pswpin",
2231         "pswpout",
2232         "pgalloc_high",
2233
2234         "pgalloc_normal",
2235         "pgalloc_dma",
2236         "pgfree",
2237         "pgactivate",
2238         "pgdeactivate",
2239
2240         "pgfault",
2241         "pgmajfault",
2242         "pgrefill_high",
2243         "pgrefill_normal",
2244         "pgrefill_dma",
2245
2246         "pgsteal_high",
2247         "pgsteal_normal",
2248         "pgsteal_dma",
2249         "pgscan_kswapd_high",
2250         "pgscan_kswapd_normal",
2251
2252         "pgscan_kswapd_dma",
2253         "pgscan_direct_high",
2254         "pgscan_direct_normal",
2255         "pgscan_direct_dma",
2256         "pginodesteal",
2257
2258         "slabs_scanned",
2259         "kswapd_steal",
2260         "kswapd_inodesteal",
2261         "pageoutrun",
2262         "allocstall",
2263
2264         "pgrotated",
2265         "nr_bounce",
2266 };
2267
2268 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2269 {
2270         struct page_state *ps;
2271
2272         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2273                 return NULL;
2274
2275         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2276         m->private = ps;
2277         if (!ps)
2278                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2279         get_full_page_state(ps);
2280         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2281         ps->pgpgout /= 2;
2282         return (unsigned long *)ps + *pos;
2283 }
2284
2285 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2286 {
2287         (*pos)++;
2288         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2289                 return NULL;
2290         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2291 }
2292
2293 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2294 {
2295         unsigned long *l = arg;
2296         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2297
2298         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2299         return 0;
2300 }
2301
2302 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2303 {
2304         kfree(m->private);
2305         m->private = NULL;
2306 }
2307
2308 struct seq_operations vmstat_op = {
2309         .start  = vmstat_start,
2310         .next   = vmstat_next,
2311         .stop   = vmstat_stop,
2312         .show   = vmstat_show,
2313 };
2314
2315 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2316
2317 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2318 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2319                                  unsigned long action, void *hcpu)
2320 {
2321         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2322         long *count;
2323         unsigned long *src, *dest;
2324
2325         if (action == CPU_DEAD) {
2326                 int i;
2327
2328                 /* Drain local pagecache count. */
2329                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2330                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2331                 *count = 0;
2332                 local_irq_disable();
2333                 __drain_pages(cpu);
2334
2335                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2336                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2337                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2338
2339                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2340                                 i++) {
2341                         dest[i] += src[i];
2342                         src[i] = 0;
2343                 }
2344
2345                 local_irq_enable();
2346         }
2347         return NOTIFY_OK;
2348 }
2349 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2350
2351 void __init page_alloc_init(void)
2352 {
2353         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2358  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2359  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2360  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2361  */
2362 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2363 {
2364         struct pglist_data *pgdat;
2365         int j, idx;
2366
2367         for_each_pgdat(pgdat) {
2368                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2369                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2370                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2371
2372                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2373
2374                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2375                                 struct zone *lower_zone;
2376
2377                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2378                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2379
2380                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2381                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2382                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2383                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2384                         }
2385                 }
2386         }
2387 }
2388
2389 /*
2390  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2391  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2392  *      with respect to min_free_kbytes.
2393  */
2394 void setup_per_zone_pages_min(void)
2395 {
2396         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2397         unsigned long lowmem_pages = 0;
2398         struct zone *zone;
2399         unsigned long flags;
2400
2401         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2402         for_each_zone(zone) {
2403                 if (!is_highmem(zone))
2404                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2405         }
2406
2407         for_each_zone(zone) {
2408                 unsigned long tmp;
2409                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2410                 tmp = (pages_min * zone->present_pages) / lowmem_pages;
2411                 if (is_highmem(zone)) {
2412                         /*
2413                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2414                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2415                          * value here.
2416                          *
2417                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2418                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2419                          * not be capped for highmem.
2420                          */
2421                         int min_pages;
2422
2423                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2424                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2425                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2426                         if (min_pages > 128)
2427                                 min_pages = 128;
2428                         zone->pages_min = min_pages;
2429                 } else {
2430                         /*
2431                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2432                          * proportionate to the zone's size.
2433                          */
2434                         zone->pages_min = tmp;
2435                 }
2436
2437                 zone->pages_low   = zone->pages_min + tmp / 4;
2438                 zone->pages_high  = zone->pages_min + tmp / 2;
2439                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2440         }
2441 }
2442
2443 /*
2444  * Initialise min_free_kbytes.
2445  *
2446  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2447  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2448  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2449  *
2450  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2451  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2452  *
2453  * which yields
2454  *
2455  * 16MB:        512k
2456  * 32MB:        724k
2457  * 64MB:        1024k
2458  * 128MB:       1448k
2459  * 256MB:       2048k
2460  * 512MB:       2896k
2461  * 1024MB:      4096k
2462  * 2048MB:      5792k
2463  * 4096MB:      8192k
2464  * 8192MB:      11584k
2465  * 16384MB:     16384k
2466  */
2467 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2468 {
2469         unsigned long lowmem_kbytes;
2470
2471         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2472
2473         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2474         if (min_free_kbytes < 128)
2475                 min_free_kbytes = 128;
2476         if (min_free_kbytes > 65536)
2477                 min_free_kbytes = 65536;
2478         setup_per_zone_pages_min();
2479         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2480         return 0;
2481 }
2482 module_init(init_per_zone_pages_min)
2483
2484 /*
2485  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2486  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2487  *      changes.
2488  */
2489 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2490         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2491 {
2492         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2493         setup_per_zone_pages_min();
2494         return 0;
2495 }
2496
2497 /*
2498  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2499  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2500  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2501  *
2502  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2503  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2504  * if in function of the boot time zone sizes.
2505  */
2506 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2507         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2508 {
2509         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2510         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2511         return 0;
2512 }
2513
2514 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2515
2516 #ifdef CONFIG_NUMA
2517 static int __init set_hashdist(char *str)
2518 {
2519         if (!str)
2520                 return 0;
2521         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2522         return 1;
2523 }
2524 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2525 #endif
2526
2527 /*
2528  * allocate a large system hash table from bootmem
2529  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2530  *   quantity of entries
2531  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2532  */
2533 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2534                                      unsigned long bucketsize,
2535                                      unsigned long numentries,
2536                                      int scale,
2537                                      int flags,
2538                                      unsigned int *_hash_shift,
2539                                      unsigned int *_hash_mask,
2540                                      unsigned long limit)
2541 {
2542         unsigned long long max = limit;
2543         unsigned long log2qty, size;
2544         void *table = NULL;
2545
2546         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2547         if (!numentries) {
2548                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2549                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2550                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2551                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2552                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2553
2554                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2555                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2556                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2557                 else
2558                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2559         }
2560         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2561         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2562
2563         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2564         if (max == 0) {
2565                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2566                 do_div(max, bucketsize);
2567         }
2568
2569         if (numentries > max)
2570                 numentries = max;
2571
2572         log2qty = long_log2(numentries);
2573
2574         do {
2575                 size = bucketsize << log2qty;
2576                 if (flags & HASH_EARLY)
2577                         table = alloc_bootmem(size);
2578                 else if (hashdist)
2579                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2580                 else {
2581                         unsigned long order;
2582                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2583                                 ;
2584                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2585                 }
2586         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2587
2588         if (!table)
2589                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2590
2591         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2592                tablename,
2593                (1U << log2qty),
2594                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2595                size);
2596
2597         if (_hash_shift)
2598                 *_hash_shift = log2qty;
2599         if (_hash_mask)
2600                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2601
2602         return table;
2603 }