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