[PATCH] remove set_page_count() outside mm/
[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 #include <linux/mempolicy.h>
40
41 #include <asm/tlbflush.h>
42 #include "internal.h"
43
44 /*
45  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
46  * initializer cleaner
47  */
48 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
49 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
50 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
51 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
52 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
53 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
54 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
55 long nr_swap_pages;
56 int percpu_pagelist_fraction;
57
58 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
59
60 /*
61  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
62  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
63  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
64  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
65  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
66  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
67  *
68  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
69  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
70  */
71 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
72
73 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
74
75 /*
76  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
77  * id is encoded in the upper bits of page->flags
78  */
79 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
80 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
81
82 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
83 int min_free_kbytes = 1024;
84
85 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
86 unsigned long __initdata nr_all_pages;
87
88 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
89 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
90 {
91         int ret = 0;
92         unsigned seq;
93         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
94
95         do {
96                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
97                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
98                         ret = 1;
99                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
100                         ret = 1;
101         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
102
103         return ret;
104 }
105
106 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
107 {
108 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
109         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
110                 return 0;
111 #endif
112         if (zone != page_zone(page))
113                 return 0;
114
115         return 1;
116 }
117 /*
118  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
119  */
120 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
121 {
122         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
123                 return 1;
124         if (!page_is_consistent(zone, page))
125                 return 1;
126
127         return 0;
128 }
129
130 #else
131 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
132 {
133         return 0;
134 }
135 #endif
136
137 static void bad_page(struct page *page)
138 {
139         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
140                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
141                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
142                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
143                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
144                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
145                 page_mapcount(page), page_count(page));
146         dump_stack();
147         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
148                         1 << PG_private |
149                         1 << PG_locked  |
150                         1 << PG_active  |
151                         1 << PG_dirty   |
152                         1 << PG_reclaim |
153                         1 << PG_slab    |
154                         1 << PG_swapcache |
155                         1 << PG_writeback );
156         set_page_count(page, 0);
157         reset_page_mapcount(page);
158         page->mapping = NULL;
159         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
160 }
161
162 /*
163  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
164  *
165  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
166  *
167  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
168  *
169  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
170  * the head page (even the head page has this).
171  *
172  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
173  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
174  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
175  */
176
177 static void free_compound_page(struct page *page)
178 {
179         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
180 }
181
182 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
183 {
184         int i;
185         int nr_pages = 1 << order;
186
187         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
188         page[1].lru.prev = (void *)order;
189         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
190                 struct page *p = page + i;
191
192                 __SetPageCompound(p);
193                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
194         }
195 }
196
197 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
198 {
199         int i;
200         int nr_pages = 1 << order;
201
202         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
203                 bad_page(page);
204
205         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
206                 struct page *p = page + i;
207
208                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
209                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
210                         bad_page(page);
211                 __ClearPageCompound(p);
212         }
213 }
214
215 /*
216  * function for dealing with page's order in buddy system.
217  * zone->lock is already acquired when we use these.
218  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
219  */
220 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
221         return page_private(page);
222 }
223
224 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
225         set_page_private(page, order);
226         __SetPagePrivate(page);
227 }
228
229 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
230 {
231         __ClearPagePrivate(page);
232         set_page_private(page, 0);
233 }
234
235 /*
236  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
237  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
238  *
239  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
240  * the following equation:
241  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
242  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
243  * 1 buddy is #10:
244  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
245  *
246  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
247  * satisfies the following equation:
248  *     P = B & ~(1 << O)
249  *
250  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
251  */
252 static inline struct page *
253 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
254 {
255         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
256
257         return page + (buddy_idx - page_idx);
258 }
259
260 static inline unsigned long
261 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
262 {
263         return (page_idx & ~(1 << order));
264 }
265
266 /*
267  * This function checks whether a page is free && is the buddy
268  * we can do coalesce a page and its buddy if
269  * (a) the buddy is not in a hole &&
270  * (b) the buddy is free &&
271  * (c) the buddy is on the buddy system &&
272  * (d) a page and its buddy have the same order.
273  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
274  *
275  */
276 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
277 {
278 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
279         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
280                 return 0;
281 #endif
282
283        if (PagePrivate(page)           &&
284            (page_order(page) == order) &&
285             page_count(page) == 0)
286                return 1;
287        return 0;
288 }
289
290 /*
291  * Freeing function for a buddy system allocator.
292  *
293  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
294  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
295  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
296  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
297  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
298  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
299  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
300  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
301  * parts of the VM system.
302  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
303  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
304  * order is recorded in page_private(page) field.
305  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
306  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
307  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
308  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
309  * triggers coalescing into a block of larger size.            
310  *
311  * -- wli
312  */
313
314 static inline void __free_one_page(struct page *page,
315                 struct zone *zone, unsigned int order)
316 {
317         unsigned long page_idx;
318         int order_size = 1 << order;
319
320         if (unlikely(PageCompound(page)))
321                 destroy_compound_page(page, order);
322
323         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
324
325         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
326         BUG_ON(bad_range(zone, page));
327
328         zone->free_pages += order_size;
329         while (order < MAX_ORDER-1) {
330                 unsigned long combined_idx;
331                 struct free_area *area;
332                 struct page *buddy;
333
334                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
335                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
336                         break;          /* Move the buddy up one level. */
337
338                 list_del(&buddy->lru);
339                 area = zone->free_area + order;
340                 area->nr_free--;
341                 rmv_page_order(buddy);
342                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
343                 page = page + (combined_idx - page_idx);
344                 page_idx = combined_idx;
345                 order++;
346         }
347         set_page_order(page, order);
348         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
349         zone->free_area[order].nr_free++;
350 }
351
352 static inline int free_pages_check(struct page *page)
353 {
354         if (unlikely(page_mapcount(page) |
355                 (page->mapping != NULL)  |
356                 (page_count(page) != 0)  |
357                 (page->flags & (
358                         1 << PG_lru     |
359                         1 << PG_private |
360                         1 << PG_locked  |
361                         1 << PG_active  |
362                         1 << PG_reclaim |
363                         1 << PG_slab    |
364                         1 << PG_swapcache |
365                         1 << PG_writeback |
366                         1 << PG_reserved ))))
367                 bad_page(page);
368         if (PageDirty(page))
369                 __ClearPageDirty(page);
370         /*
371          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
372          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
373          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
374          */
375         return PageReserved(page);
376 }
377
378 /*
379  * Frees a list of pages. 
380  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
381  * count is the number of pages to free.
382  *
383  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
384  * see if this freeing clears that state.
385  *
386  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
387  * pinned" detection logic.
388  */
389 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
390                                         struct list_head *list, int order)
391 {
392         spin_lock(&zone->lock);
393         zone->all_unreclaimable = 0;
394         zone->pages_scanned = 0;
395         while (count--) {
396                 struct page *page;
397
398                 BUG_ON(list_empty(list));
399                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
400                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
401                 list_del(&page->lru);
402                 __free_one_page(page, zone, order);
403         }
404         spin_unlock(&zone->lock);
405 }
406
407 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
408 {
409         LIST_HEAD(list);
410         list_add(&page->lru, &list);
411         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
412 }
413
414 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
415 {
416         unsigned long flags;
417         int i;
418         int reserved = 0;
419
420         arch_free_page(page, order);
421         if (!PageHighMem(page))
422                 mutex_debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
423                                                  PAGE_SIZE<<order);
424
425         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
426                 reserved += free_pages_check(page + i);
427         if (reserved)
428                 return;
429
430         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
431         local_irq_save(flags);
432         __mod_page_state(pgfree, 1 << order);
433         free_one_page(page_zone(page), page, order);
434         local_irq_restore(flags);
435 }
436
437 /*
438  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
439  */
440 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
441 {
442         if (order == 0) {
443                 __ClearPageReserved(page);
444                 set_page_count(page, 0);
445                 set_page_refcounted(page);
446                 __free_page(page);
447         } else {
448                 int loop;
449
450                 prefetchw(page);
451                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
452                         struct page *p = &page[loop];
453
454                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
455                                 prefetchw(p + 1);
456                         __ClearPageReserved(p);
457                         set_page_count(p, 0);
458                 }
459
460                 set_page_refcounted(page);
461                 __free_pages(page, order);
462         }
463 }
464
465
466 /*
467  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
468  * Please do not alter this order without good reasons and regression
469  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
470  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
471  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
472  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
473  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
474  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
475  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
476  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
477  *
478  * -- wli
479  */
480 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
481         int low, int high, struct free_area *area)
482 {
483         unsigned long size = 1 << high;
484
485         while (high > low) {
486                 area--;
487                 high--;
488                 size >>= 1;
489                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
490                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
491                 area->nr_free++;
492                 set_page_order(&page[size], high);
493         }
494 }
495
496 /*
497  * This page is about to be returned from the page allocator
498  */
499 static int prep_new_page(struct page *page, int order)
500 {
501         if (unlikely(page_mapcount(page) |
502                 (page->mapping != NULL)  |
503                 (page_count(page) != 0)  |
504                 (page->flags & (
505                         1 << PG_lru     |
506                         1 << PG_private |
507                         1 << PG_locked  |
508                         1 << PG_active  |
509                         1 << PG_dirty   |
510                         1 << PG_reclaim |
511                         1 << PG_slab    |
512                         1 << PG_swapcache |
513                         1 << PG_writeback |
514                         1 << PG_reserved ))))
515                 bad_page(page);
516
517         /*
518          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
519          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
520          */
521         if (PageReserved(page))
522                 return 1;
523
524         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
525                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
526                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
527         set_page_private(page, 0);
528         set_page_refcounted(page);
529         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
530         return 0;
531 }
532
533 /* 
534  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
535  * Call me with the zone->lock already held.
536  */
537 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
538 {
539         struct free_area * area;
540         unsigned int current_order;
541         struct page *page;
542
543         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
544                 area = zone->free_area + current_order;
545                 if (list_empty(&area->free_list))
546                         continue;
547
548                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
549                 list_del(&page->lru);
550                 rmv_page_order(page);
551                 area->nr_free--;
552                 zone->free_pages -= 1UL << order;
553                 expand(zone, page, order, current_order, area);
554                 return page;
555         }
556
557         return NULL;
558 }
559
560 /* 
561  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
562  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
563  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
564  */
565 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
566                         unsigned long count, struct list_head *list)
567 {
568         int i;
569         
570         spin_lock(&zone->lock);
571         for (i = 0; i < count; ++i) {
572                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
573                 if (unlikely(page == NULL))
574                         break;
575                 list_add_tail(&page->lru, list);
576         }
577         spin_unlock(&zone->lock);
578         return i;
579 }
580
581 #ifdef CONFIG_NUMA
582 /*
583  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
584  * belong to the currently executing processor.
585  */
586 void drain_node_pages(int nodeid)
587 {
588         int i, z;
589         unsigned long flags;
590
591         local_irq_save(flags);
592         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
593                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
594                 struct per_cpu_pageset *pset;
595
596                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
597                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
598                         struct per_cpu_pages *pcp;
599
600                         pcp = &pset->pcp[i];
601                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
602                         pcp->count = 0;
603                 }
604         }
605         local_irq_restore(flags);
606 }
607 #endif
608
609 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
610 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
611 {
612         unsigned long flags;
613         struct zone *zone;
614         int i;
615
616         for_each_zone(zone) {
617                 struct per_cpu_pageset *pset;
618
619                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
620                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
621                         struct per_cpu_pages *pcp;
622
623                         pcp = &pset->pcp[i];
624                         local_irq_save(flags);
625                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
626                         pcp->count = 0;
627                         local_irq_restore(flags);
628                 }
629         }
630 }
631 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
632
633 #ifdef CONFIG_PM
634
635 void mark_free_pages(struct zone *zone)
636 {
637         unsigned long zone_pfn, flags;
638         int order;
639         struct list_head *curr;
640
641         if (!zone->spanned_pages)
642                 return;
643
644         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
645         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
646                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
647
648         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
649                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
650                         unsigned long start_pfn, i;
651
652                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
653
654                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
655                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
656         }
657         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
658 }
659
660 /*
661  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
662  */
663 void drain_local_pages(void)
664 {
665         unsigned long flags;
666
667         local_irq_save(flags);  
668         __drain_pages(smp_processor_id());
669         local_irq_restore(flags);       
670 }
671 #endif /* CONFIG_PM */
672
673 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z, int cpu)
674 {
675 #ifdef CONFIG_NUMA
676         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
677         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
678         struct per_cpu_pageset *p;
679
680         p = zone_pcp(z, cpu);
681         if (pg == orig) {
682                 p->numa_hit++;
683         } else {
684                 p->numa_miss++;
685                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
686         }
687         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
688                 p->local_node++;
689         else
690                 p->other_node++;
691 #endif
692 }
693
694 /*
695  * Free a 0-order page
696  */
697 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
698 {
699         struct zone *zone = page_zone(page);
700         struct per_cpu_pages *pcp;
701         unsigned long flags;
702
703         arch_free_page(page, 0);
704
705         if (PageAnon(page))
706                 page->mapping = NULL;
707         if (free_pages_check(page))
708                 return;
709
710         kernel_map_pages(page, 1, 0);
711
712         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
713         local_irq_save(flags);
714         __inc_page_state(pgfree);
715         list_add(&page->lru, &pcp->list);
716         pcp->count++;
717         if (pcp->count >= pcp->high) {
718                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
719                 pcp->count -= pcp->batch;
720         }
721         local_irq_restore(flags);
722         put_cpu();
723 }
724
725 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
726 {
727         free_hot_cold_page(page, 0);
728 }
729         
730 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
731 {
732         free_hot_cold_page(page, 1);
733 }
734
735 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
736 {
737         int i;
738
739         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
740         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
741                 clear_highpage(page + i);
742 }
743
744 /*
745  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
746  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
747  * Each sub-page must be freed individually.
748  *
749  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
750  * Please consult with lkml before using this in your driver.
751  */
752 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
753 {
754         int i;
755
756         BUG_ON(PageCompound(page));
757         BUG_ON(!page_count(page));
758         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
759                 set_page_refcounted(page + i);
760 }
761
762 /*
763  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
764  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
765  * or two.
766  */
767 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
768                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
769 {
770         unsigned long flags;
771         struct page *page;
772         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
773         int cpu;
774
775 again:
776         cpu  = get_cpu();
777         if (likely(order == 0)) {
778                 struct per_cpu_pages *pcp;
779
780                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
781                 local_irq_save(flags);
782                 if (!pcp->count) {
783                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
784                                                 pcp->batch, &pcp->list);
785                         if (unlikely(!pcp->count))
786                                 goto failed;
787                 }
788                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
789                 list_del(&page->lru);
790                 pcp->count--;
791         } else {
792                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
793                 page = __rmqueue(zone, order);
794                 spin_unlock(&zone->lock);
795                 if (!page)
796                         goto failed;
797         }
798
799         __mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
800         zone_statistics(zonelist, zone, cpu);
801         local_irq_restore(flags);
802         put_cpu();
803
804         BUG_ON(bad_range(zone, page));
805         if (prep_new_page(page, order))
806                 goto again;
807
808         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
809                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
810
811         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
812                 prep_compound_page(page, order);
813         return page;
814
815 failed:
816         local_irq_restore(flags);
817         put_cpu();
818         return NULL;
819 }
820
821 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
822 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
823 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
824 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
825 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
826 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
827 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
828
829 /*
830  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
831  * of the allocation.
832  */
833 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
834                       int classzone_idx, int alloc_flags)
835 {
836         /* free_pages my go negative - that's OK */
837         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
838         int o;
839
840         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
841                 min -= min / 2;
842         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
843                 min -= min / 4;
844
845         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
846                 return 0;
847         for (o = 0; o < order; o++) {
848                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
849                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
850
851                 /* Require fewer higher order pages to be free */
852                 min >>= 1;
853
854                 if (free_pages <= min)
855                         return 0;
856         }
857         return 1;
858 }
859
860 /*
861  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
862  * a page.
863  */
864 static struct page *
865 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
866                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
867 {
868         struct zone **z = zonelist->zones;
869         struct page *page = NULL;
870         int classzone_idx = zone_idx(*z);
871
872         /*
873          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
874          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
875          */
876         do {
877                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
878                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
879                         continue;
880
881                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
882                         unsigned long mark;
883                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
884                                 mark = (*z)->pages_min;
885                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
886                                 mark = (*z)->pages_low;
887                         else
888                                 mark = (*z)->pages_high;
889                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
890                                     classzone_idx, alloc_flags))
891                                 if (!zone_reclaim_mode ||
892                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
893                                         continue;
894                 }
895
896                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
897                 if (page) {
898                         break;
899                 }
900         } while (*(++z) != NULL);
901         return page;
902 }
903
904 /*
905  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
906  */
907 struct page * fastcall
908 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
909                 struct zonelist *zonelist)
910 {
911         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
912         struct zone **z;
913         struct page *page;
914         struct reclaim_state reclaim_state;
915         struct task_struct *p = current;
916         int do_retry;
917         int alloc_flags;
918         int did_some_progress;
919
920         might_sleep_if(wait);
921
922 restart:
923         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
924
925         if (unlikely(*z == NULL)) {
926                 /* Should this ever happen?? */
927                 return NULL;
928         }
929
930         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
931                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
932         if (page)
933                 goto got_pg;
934
935         do {
936                 wakeup_kswapd(*z, order);
937         } while (*(++z));
938
939         /*
940          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
941          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
942          * to how we want to proceed.
943          *
944          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
945          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
946          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
947          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
948          */
949         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
950         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
951                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
952         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
953                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
954         alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
955
956         /*
957          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
958          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
959          *
960          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
961          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
962          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
963          */
964         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
965         if (page)
966                 goto got_pg;
967
968         /* This allocation should allow future memory freeing. */
969
970         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
971                         && !in_interrupt()) {
972                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
973 nofail_alloc:
974                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
975                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
976                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
977                         if (page)
978                                 goto got_pg;
979                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
980                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
981                                 goto nofail_alloc;
982                         }
983                 }
984                 goto nopage;
985         }
986
987         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
988         if (!wait)
989                 goto nopage;
990
991 rebalance:
992         cond_resched();
993
994         /* We now go into synchronous reclaim */
995         cpuset_memory_pressure_bump();
996         p->flags |= PF_MEMALLOC;
997         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
998         p->reclaim_state = &reclaim_state;
999
1000         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1001
1002         p->reclaim_state = NULL;
1003         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1004
1005         cond_resched();
1006
1007         if (likely(did_some_progress)) {
1008                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1009                                                 zonelist, alloc_flags);
1010                 if (page)
1011                         goto got_pg;
1012         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1013                 /*
1014                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1015                  * very high watermark here, this is only to catch
1016                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1017                  * under heavy pressure.
1018                  */
1019                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1020                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1021                 if (page)
1022                         goto got_pg;
1023
1024                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1025                 goto restart;
1026         }
1027
1028         /*
1029          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1030          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1031          *
1032          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1033          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1034          */
1035         do_retry = 0;
1036         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1037                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1038                         do_retry = 1;
1039                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1040                         do_retry = 1;
1041         }
1042         if (do_retry) {
1043                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1044                 goto rebalance;
1045         }
1046
1047 nopage:
1048         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1049                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1050                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1051                         p->comm, order, gfp_mask);
1052                 dump_stack();
1053                 show_mem();
1054         }
1055 got_pg:
1056         return page;
1057 }
1058
1059 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1060
1061 /*
1062  * Common helper functions.
1063  */
1064 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1065 {
1066         struct page * page;
1067         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1068         if (!page)
1069                 return 0;
1070         return (unsigned long) page_address(page);
1071 }
1072
1073 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1074
1075 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1076 {
1077         struct page * page;
1078
1079         /*
1080          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1081          * a highmem page
1082          */
1083         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1084
1085         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1086         if (page)
1087                 return (unsigned long) page_address(page);
1088         return 0;
1089 }
1090
1091 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1092
1093 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1094 {
1095         int i = pagevec_count(pvec);
1096
1097         while (--i >= 0)
1098                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1099 }
1100
1101 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1102 {
1103         if (put_page_testzero(page)) {
1104                 if (order == 0)
1105                         free_hot_page(page);
1106                 else
1107                         __free_pages_ok(page, order);
1108         }
1109 }
1110
1111 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1112
1113 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1114 {
1115         if (addr != 0) {
1116                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1117                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1118         }
1119 }
1120
1121 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1122
1123 /*
1124  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1125  */
1126 unsigned int nr_free_pages(void)
1127 {
1128         unsigned int sum = 0;
1129         struct zone *zone;
1130
1131         for_each_zone(zone)
1132                 sum += zone->free_pages;
1133
1134         return sum;
1135 }
1136
1137 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1138
1139 #ifdef CONFIG_NUMA
1140 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1141 {
1142         unsigned int i, sum = 0;
1143
1144         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1145                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1146
1147         return sum;
1148 }
1149 #endif
1150
1151 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1152 {
1153         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1154         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1155         unsigned int sum = 0;
1156
1157         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1158         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1159         struct zone *zone;
1160
1161         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1162                 unsigned long size = zone->present_pages;
1163                 unsigned long high = zone->pages_high;
1164                 if (size > high)
1165                         sum += size - high;
1166         }
1167
1168         return sum;
1169 }
1170
1171 /*
1172  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1173  */
1174 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1175 {
1176         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1177 }
1178
1179 /*
1180  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1181  */
1182 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1183 {
1184         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1185 }
1186
1187 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1188 unsigned int nr_free_highpages (void)
1189 {
1190         pg_data_t *pgdat;
1191         unsigned int pages = 0;
1192
1193         for_each_pgdat(pgdat)
1194                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1195
1196         return pages;
1197 }
1198 #endif
1199
1200 #ifdef CONFIG_NUMA
1201 static void show_node(struct zone *zone)
1202 {
1203         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1204 }
1205 #else
1206 #define show_node(zone) do { } while (0)
1207 #endif
1208
1209 /*
1210  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1211  * The result is unavoidably approximate - it can change
1212  * during and after execution of this function.
1213  */
1214 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1215
1216 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1217 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1218 #ifdef CONFIG_SMP
1219 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1220 #endif
1221
1222 static void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1223 {
1224         unsigned cpu;
1225
1226         memset(ret, 0, nr * sizeof(unsigned long));
1227         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1228
1229         for_each_cpu_mask(cpu, *cpumask) {
1230                 unsigned long *in;
1231                 unsigned long *out;
1232                 unsigned off;
1233                 unsigned next_cpu;
1234
1235                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1236
1237                 next_cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1238                 if (likely(next_cpu < NR_CPUS))
1239                         prefetch(&per_cpu(page_states, next_cpu));
1240
1241                 out = (unsigned long *)ret;
1242                 for (off = 0; off < nr; off++)
1243                         *out++ += *in++;
1244         }
1245 }
1246
1247 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1248 {
1249         int nr;
1250         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1251
1252         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1253         nr /= sizeof(unsigned long);
1254
1255         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1256 }
1257
1258 void get_page_state(struct page_state *ret)
1259 {
1260         int nr;
1261         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1262
1263         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1264         nr /= sizeof(unsigned long);
1265
1266         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1267 }
1268
1269 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1270 {
1271         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1272
1273         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1274 }
1275
1276 unsigned long read_page_state_offset(unsigned long offset)
1277 {
1278         unsigned long ret = 0;
1279         int cpu;
1280
1281         for_each_online_cpu(cpu) {
1282                 unsigned long in;
1283
1284                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1285                 ret += *((unsigned long *)in);
1286         }
1287         return ret;
1288 }
1289
1290 void __mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1291 {
1292         void *ptr;
1293
1294         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1295         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1296 }
1297 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state_offset);
1298
1299 void mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1300 {
1301         unsigned long flags;
1302         void *ptr;
1303
1304         local_irq_save(flags);
1305         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1306         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1307         local_irq_restore(flags);
1308 }
1309 EXPORT_SYMBOL(mod_page_state_offset);
1310
1311 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1312                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1313 {
1314         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1315         int i;
1316
1317         *active = 0;
1318         *inactive = 0;
1319         *free = 0;
1320         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1321                 *active += zones[i].nr_active;
1322                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1323                 *free += zones[i].free_pages;
1324         }
1325 }
1326
1327 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1328                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1329 {
1330         struct pglist_data *pgdat;
1331
1332         *active = 0;
1333         *inactive = 0;
1334         *free = 0;
1335         for_each_pgdat(pgdat) {
1336                 unsigned long l, m, n;
1337                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1338                 *active += l;
1339                 *inactive += m;
1340                 *free += n;
1341         }
1342 }
1343
1344 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1345 {
1346         val->totalram = totalram_pages;
1347         val->sharedram = 0;
1348         val->freeram = nr_free_pages();
1349         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1350 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1351         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1352         val->freehigh = nr_free_highpages();
1353 #else
1354         val->totalhigh = 0;
1355         val->freehigh = 0;
1356 #endif
1357         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1358 }
1359
1360 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1361
1362 #ifdef CONFIG_NUMA
1363 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1364 {
1365         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1366
1367         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1368         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1369         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1370         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1371         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1372 }
1373 #endif
1374
1375 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1376
1377 /*
1378  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1379  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1380  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1381  */
1382 void show_free_areas(void)
1383 {
1384         struct page_state ps;
1385         int cpu, temperature;
1386         unsigned long active;
1387         unsigned long inactive;
1388         unsigned long free;
1389         struct zone *zone;
1390
1391         for_each_zone(zone) {
1392                 show_node(zone);
1393                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1394
1395                 if (!populated_zone(zone)) {
1396                         printk(" empty\n");
1397                         continue;
1398                 } else
1399                         printk("\n");
1400
1401                 for_each_online_cpu(cpu) {
1402                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1403
1404                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1405
1406                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1407                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1408                                         cpu,
1409                                         temperature ? "cold" : "hot",
1410                                         pageset->pcp[temperature].high,
1411                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1412                                         pageset->pcp[temperature].count);
1413                 }
1414         }
1415
1416         get_page_state(&ps);
1417         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1418
1419         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1420                 K(nr_free_pages()),
1421                 K(nr_free_highpages()));
1422
1423         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1424                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1425                 active,
1426                 inactive,
1427                 ps.nr_dirty,
1428                 ps.nr_writeback,
1429                 ps.nr_unstable,
1430                 nr_free_pages(),
1431                 ps.nr_slab,
1432                 ps.nr_mapped,
1433                 ps.nr_page_table_pages);
1434
1435         for_each_zone(zone) {
1436                 int i;
1437
1438                 show_node(zone);
1439                 printk("%s"
1440                         " free:%lukB"
1441                         " min:%lukB"
1442                         " low:%lukB"
1443                         " high:%lukB"
1444                         " active:%lukB"
1445                         " inactive:%lukB"
1446                         " present:%lukB"
1447                         " pages_scanned:%lu"
1448                         " all_unreclaimable? %s"
1449                         "\n",
1450                         zone->name,
1451                         K(zone->free_pages),
1452                         K(zone->pages_min),
1453                         K(zone->pages_low),
1454                         K(zone->pages_high),
1455                         K(zone->nr_active),
1456                         K(zone->nr_inactive),
1457                         K(zone->present_pages),
1458                         zone->pages_scanned,
1459                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1460                         );
1461                 printk("lowmem_reserve[]:");
1462                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1463                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1464                 printk("\n");
1465         }
1466
1467         for_each_zone(zone) {
1468                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1469
1470                 show_node(zone);
1471                 printk("%s: ", zone->name);
1472                 if (!populated_zone(zone)) {
1473                         printk("empty\n");
1474                         continue;
1475                 }
1476
1477                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1478                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1479                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1480                         total += nr << order;
1481                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1482                 }
1483                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1484                 printk("= %lukB\n", K(total));
1485         }
1486
1487         show_swap_cache_info();
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Builds allocation fallback zone lists.
1492  *
1493  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1494  */
1495 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1496                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1497 {
1498         struct zone *zone;
1499
1500         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1501
1502         do {
1503                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1504                 if (populated_zone(zone)) {
1505 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1506                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1507 #endif
1508                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1509                         check_highest_zone(zone_type);
1510                 }
1511                 zone_type--;
1512
1513         } while (zone_type >= 0);
1514         return nr_zones;
1515 }
1516
1517 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1518 {
1519         int res = ZONE_NORMAL;
1520         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1521                 res = ZONE_HIGHMEM;
1522         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1523                 res = ZONE_DMA32;
1524         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1525                 res = ZONE_DMA;
1526         return res;
1527 }
1528
1529 #ifdef CONFIG_NUMA
1530 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1531 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1532 /**
1533  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1534  * @node: node whose fallback list we're appending
1535  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1536  *
1537  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1538  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1539  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1540  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1541  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1542  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1543  * on them otherwise.
1544  * It returns -1 if no node is found.
1545  */
1546 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1547 {
1548         int n, val;
1549         int min_val = INT_MAX;
1550         int best_node = -1;
1551
1552         /* Use the local node if we haven't already */
1553         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1554                 node_set(node, *used_node_mask);
1555                 return node;
1556         }
1557
1558         for_each_online_node(n) {
1559                 cpumask_t tmp;
1560
1561                 /* Don't want a node to appear more than once */
1562                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1563                         continue;
1564
1565                 /* Use the distance array to find the distance */
1566                 val = node_distance(node, n);
1567
1568                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1569                 val += (n < node);
1570
1571                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1572                 tmp = node_to_cpumask(n);
1573                 if (!cpus_empty(tmp))
1574                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1575
1576                 /* Slight preference for less loaded node */
1577                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1578                 val += node_load[n];
1579
1580                 if (val < min_val) {
1581                         min_val = val;
1582                         best_node = n;
1583                 }
1584         }
1585
1586         if (best_node >= 0)
1587                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1588
1589         return best_node;
1590 }
1591
1592 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1593 {
1594         int i, j, k, node, local_node;
1595         int prev_node, load;
1596         struct zonelist *zonelist;
1597         nodemask_t used_mask;
1598
1599         /* initialize zonelists */
1600         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1601                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1602                 zonelist->zones[0] = NULL;
1603         }
1604
1605         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1606         local_node = pgdat->node_id;
1607         load = num_online_nodes();
1608         prev_node = local_node;
1609         nodes_clear(used_mask);
1610         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1611                 int distance = node_distance(local_node, node);
1612
1613                 /*
1614                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1615                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1616                  */
1617                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1618                         zone_reclaim_mode = 1;
1619
1620                 /*
1621                  * We don't want to pressure a particular node.
1622                  * So adding penalty to the first node in same
1623                  * distance group to make it round-robin.
1624                  */
1625
1626                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1627                         node_load[node] += load;
1628                 prev_node = node;
1629                 load--;
1630                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1631                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1632                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1633
1634                         k = highest_zone(i);
1635
1636                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1637                         zonelist->zones[j] = NULL;
1638                 }
1639         }
1640 }
1641
1642 #else   /* CONFIG_NUMA */
1643
1644 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1645 {
1646         int i, j, k, node, local_node;
1647
1648         local_node = pgdat->node_id;
1649         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1650                 struct zonelist *zonelist;
1651
1652                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1653
1654                 j = 0;
1655                 k = highest_zone(i);
1656                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1657                 /*
1658                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1659                  * of all the other nodes.
1660                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1661                  * building the zones for node N, we make sure that the
1662                  * zones coming right after the local ones are those from
1663                  * node N+1 (modulo N)
1664                  */
1665                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1666                         if (!node_online(node))
1667                                 continue;
1668                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1669                 }
1670                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1671                         if (!node_online(node))
1672                                 continue;
1673                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1674                 }
1675
1676                 zonelist->zones[j] = NULL;
1677         }
1678 }
1679
1680 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1681
1682 void __init build_all_zonelists(void)
1683 {
1684         int i;
1685
1686         for_each_online_node(i)
1687                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1688         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1689         cpuset_init_current_mems_allowed();
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1694  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1695  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1696  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1697  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1698  * conservative, even though it seems large.
1699  *
1700  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1701  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1702  */
1703 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1704
1705 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1706 {
1707         unsigned long size = 1;
1708
1709         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1710
1711         while (size < pages)
1712                 size <<= 1;
1713
1714         /*
1715          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1716          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1717          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1718          */
1719         size = min(size, 4096UL);
1720
1721         return max(size, 4UL);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1726  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1727  * hash function before the remainder is taken.
1728  */
1729 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1730 {
1731         return ffz(~size);
1732 }
1733
1734 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1735
1736 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1737                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1738 {
1739         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1740         int i;
1741
1742         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1743                 totalpages += zones_size[i];
1744         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1745
1746         realtotalpages = totalpages;
1747         if (zholes_size)
1748                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1749                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1750         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1751         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1752 }
1753
1754
1755 /*
1756  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1757  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1758  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1759  */
1760 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1761                 unsigned long start_pfn)
1762 {
1763         struct page *page;
1764         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1765         unsigned long pfn;
1766
1767         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1768                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1769                         continue;
1770                 page = pfn_to_page(pfn);
1771                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1772                 init_page_count(page);
1773                 reset_page_mapcount(page);
1774                 SetPageReserved(page);
1775                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1776 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1777                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1778                 if (!is_highmem_idx(zone))
1779                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1780 #endif
1781         }
1782 }
1783
1784 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1785                                 unsigned long size)
1786 {
1787         int order;
1788         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1789                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1790                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1791         }
1792 }
1793
1794 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1795 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1796                 unsigned long size)
1797 {
1798         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1799         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1800
1801         if (FLAGS_HAS_NODE)
1802                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1803         else
1804                 for (; snum <= end; snum++)
1805                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1806 }
1807
1808 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1809 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1810         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1811 #endif
1812
1813 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1814 {
1815         int batch;
1816
1817         /*
1818          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1819          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1820          *
1821          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1822          */
1823         batch = zone->present_pages / 1024;
1824         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1825                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1826         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1827         if (batch < 1)
1828                 batch = 1;
1829
1830         /*
1831          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1832          * of 2 value was found to be more likely to have
1833          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1834          *
1835          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1836          * batches of pages, one task can end up with a lot
1837          * of pages of one half of the possible page colors
1838          * and the other with pages of the other colors.
1839          */
1840         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1841
1842         return batch;
1843 }
1844
1845 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1846 {
1847         struct per_cpu_pages *pcp;
1848
1849         memset(p, 0, sizeof(*p));
1850
1851         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1852         pcp->count = 0;
1853         pcp->high = 6 * batch;
1854         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1855         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1856
1857         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1858         pcp->count = 0;
1859         pcp->high = 2 * batch;
1860         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1861         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1862 }
1863
1864 /*
1865  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1866  * to the value high for the pageset p.
1867  */
1868
1869 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1870                                 unsigned long high)
1871 {
1872         struct per_cpu_pages *pcp;
1873
1874         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1875         pcp->high = high;
1876         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1877         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1878                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1879 }
1880
1881
1882 #ifdef CONFIG_NUMA
1883 /*
1884  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1885  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1886  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1887  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1888  * with interrupts disabled.
1889  *
1890  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1891  *
1892  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1893  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1894  * hotplugged processors.
1895  *
1896  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1897  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1898  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1899  */
1900 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1901
1902 /*
1903  * Dynamically allocate memory for the
1904  * per cpu pageset array in struct zone.
1905  */
1906 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1907 {
1908         struct zone *zone, *dzone;
1909
1910         for_each_zone(zone) {
1911
1912                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1913                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1914                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1915                         goto bad;
1916
1917                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1918
1919                 if (percpu_pagelist_fraction)
1920                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1921                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1922         }
1923
1924         return 0;
1925 bad:
1926         for_each_zone(dzone) {
1927                 if (dzone == zone)
1928                         break;
1929                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1930                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1931         }
1932         return -ENOMEM;
1933 }
1934
1935 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1936 {
1937         struct zone *zone;
1938
1939         for_each_zone(zone) {
1940                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1941
1942                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1943                 kfree(pset);
1944         }
1945 }
1946
1947 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1948                 unsigned long action,
1949                 void *hcpu)
1950 {
1951         int cpu = (long)hcpu;
1952         int ret = NOTIFY_OK;
1953
1954         switch (action) {
1955                 case CPU_UP_PREPARE:
1956                         if (process_zones(cpu))
1957                                 ret = NOTIFY_BAD;
1958                         break;
1959                 case CPU_UP_CANCELED:
1960                 case CPU_DEAD:
1961                         free_zone_pagesets(cpu);
1962                         break;
1963                 default:
1964                         break;
1965         }
1966         return ret;
1967 }
1968
1969 static struct notifier_block pageset_notifier =
1970         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1971
1972 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1973 {
1974         int err;
1975
1976         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1977          * A cpuup callback will do this for every cpu
1978          * as it comes online
1979          */
1980         err = process_zones(smp_processor_id());
1981         BUG_ON(err);
1982         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1983 }
1984
1985 #endif
1986
1987 static __meminit
1988 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1989 {
1990         int i;
1991         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1992
1993         /*
1994          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1995          * per zone.
1996          */
1997         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1998         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1999         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
2000                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
2001                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
2002
2003         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
2004                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
2005 }
2006
2007 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2008 {
2009         int cpu;
2010         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2011
2012         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2013 #ifdef CONFIG_NUMA
2014                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2015                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2016                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2017 #else
2018                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2019 #endif
2020         }
2021         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2022                 zone->name, zone->present_pages, batch);
2023 }
2024
2025 static __meminit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2026                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
2027 {
2028         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2029
2030         zone_wait_table_init(zone, size);
2031         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2032
2033         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
2034         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2035
2036         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2037
2038         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2039 }
2040
2041 /*
2042  * Set up the zone data structures:
2043  *   - mark all pages reserved
2044  *   - mark all memory queues empty
2045  *   - clear the memory bitmaps
2046  */
2047 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2048                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2049 {
2050         unsigned long j;
2051         int nid = pgdat->node_id;
2052         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2053
2054         pgdat_resize_init(pgdat);
2055         pgdat->nr_zones = 0;
2056         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2057         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2058         
2059         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2060                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2061                 unsigned long size, realsize;
2062
2063                 realsize = size = zones_size[j];
2064                 if (zholes_size)
2065                         realsize -= zholes_size[j];
2066
2067                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2068                         nr_kernel_pages += realsize;
2069                 nr_all_pages += realsize;
2070
2071                 zone->spanned_pages = size;
2072                 zone->present_pages = realsize;
2073                 zone->name = zone_names[j];
2074                 spin_lock_init(&zone->lock);
2075                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2076                 zone_seqlock_init(zone);
2077                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2078                 zone->free_pages = 0;
2079
2080                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2081
2082                 zone_pcp_init(zone);
2083                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2084                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2085                 zone->nr_scan_active = 0;
2086                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2087                 zone->nr_active = 0;
2088                 zone->nr_inactive = 0;
2089                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2090                 if (!size)
2091                         continue;
2092
2093                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2094                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2095                 zone_start_pfn += size;
2096         }
2097 }
2098
2099 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2100 {
2101         /* Skip empty nodes */
2102         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2103                 return;
2104
2105 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2106         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2107         if (!pgdat->node_mem_map) {
2108                 unsigned long size;
2109                 struct page *map;
2110
2111                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2112                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2113                 if (!map)
2114                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2115                 pgdat->node_mem_map = map;
2116         }
2117 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2118         /*
2119          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2120          */
2121         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2122                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2123 #endif
2124 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2125 }
2126
2127 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2128                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2129                 unsigned long *zholes_size)
2130 {
2131         pgdat->node_id = nid;
2132         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2133         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2134
2135         alloc_node_mem_map(pgdat);
2136
2137         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2138 }
2139
2140 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2141 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2142 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2143
2144 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2145 #endif
2146
2147 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2148 {
2149         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2150                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2151 }
2152
2153 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2154
2155 #include <linux/seq_file.h>
2156
2157 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2158 {
2159         pg_data_t *pgdat;
2160         loff_t node = *pos;
2161
2162         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2163                 --node;
2164
2165         return pgdat;
2166 }
2167
2168 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2169 {
2170         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2171
2172         (*pos)++;
2173         return pgdat->pgdat_next;
2174 }
2175
2176 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2177 {
2178 }
2179
2180 /* 
2181  * This walks the free areas for each zone.
2182  */
2183 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2184 {
2185         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2186         struct zone *zone;
2187         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2188         unsigned long flags;
2189         int order;
2190
2191         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2192                 if (!populated_zone(zone))
2193                         continue;
2194
2195                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2196                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2197                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2198                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2199                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2200                 seq_putc(m, '\n');
2201         }
2202         return 0;
2203 }
2204
2205 struct seq_operations fragmentation_op = {
2206         .start  = frag_start,
2207         .next   = frag_next,
2208         .stop   = frag_stop,
2209         .show   = frag_show,
2210 };
2211
2212 /*
2213  * Output information about zones in @pgdat.
2214  */
2215 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2216 {
2217         pg_data_t *pgdat = arg;
2218         struct zone *zone;
2219         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2220         unsigned long flags;
2221
2222         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2223                 int i;
2224
2225                 if (!populated_zone(zone))
2226                         continue;
2227
2228                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2229                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2230                 seq_printf(m,
2231                            "\n  pages free     %lu"
2232                            "\n        min      %lu"
2233                            "\n        low      %lu"
2234                            "\n        high     %lu"
2235                            "\n        active   %lu"
2236                            "\n        inactive %lu"
2237                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2238                            "\n        spanned  %lu"
2239                            "\n        present  %lu",
2240                            zone->free_pages,
2241                            zone->pages_min,
2242                            zone->pages_low,
2243                            zone->pages_high,
2244                            zone->nr_active,
2245                            zone->nr_inactive,
2246                            zone->pages_scanned,
2247                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2248                            zone->spanned_pages,
2249                            zone->present_pages);
2250                 seq_printf(m,
2251                            "\n        protection: (%lu",
2252                            zone->lowmem_reserve[0]);
2253                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2254                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2255                 seq_printf(m,
2256                            ")"
2257                            "\n  pagesets");
2258                 for_each_online_cpu(i) {
2259                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2260                         int j;
2261
2262                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2263                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2264                                 if (pageset->pcp[j].count)
2265                                         break;
2266                         }
2267                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2268                                 continue;
2269                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2270                                 seq_printf(m,
2271                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2272                                            "\n              count: %i"
2273                                            "\n              high:  %i"
2274                                            "\n              batch: %i",
2275                                            i, j,
2276                                            pageset->pcp[j].count,
2277                                            pageset->pcp[j].high,
2278                                            pageset->pcp[j].batch);
2279                         }
2280 #ifdef CONFIG_NUMA
2281                         seq_printf(m,
2282                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2283                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2284                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2285                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2286                                    "\n            local_node:     %lu"
2287                                    "\n            other_node:     %lu",
2288                                    pageset->numa_hit,
2289                                    pageset->numa_miss,
2290                                    pageset->numa_foreign,
2291                                    pageset->interleave_hit,
2292                                    pageset->local_node,
2293                                    pageset->other_node);
2294 #endif
2295                 }
2296                 seq_printf(m,
2297                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2298                            "\n  prev_priority:     %i"
2299                            "\n  temp_priority:     %i"
2300                            "\n  start_pfn:         %lu",
2301                            zone->all_unreclaimable,
2302                            zone->prev_priority,
2303                            zone->temp_priority,
2304                            zone->zone_start_pfn);
2305                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2306                 seq_putc(m, '\n');
2307         }
2308         return 0;
2309 }
2310
2311 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2312         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2313                                * fragmentation. */
2314         .next   = frag_next,
2315         .stop   = frag_stop,
2316         .show   = zoneinfo_show,
2317 };
2318
2319 static char *vmstat_text[] = {
2320         "nr_dirty",
2321         "nr_writeback",
2322         "nr_unstable",
2323         "nr_page_table_pages",
2324         "nr_mapped",
2325         "nr_slab",
2326
2327         "pgpgin",
2328         "pgpgout",
2329         "pswpin",
2330         "pswpout",
2331
2332         "pgalloc_high",
2333         "pgalloc_normal",
2334         "pgalloc_dma32",
2335         "pgalloc_dma",
2336
2337         "pgfree",
2338         "pgactivate",
2339         "pgdeactivate",
2340
2341         "pgfault",
2342         "pgmajfault",
2343
2344         "pgrefill_high",
2345         "pgrefill_normal",
2346         "pgrefill_dma32",
2347         "pgrefill_dma",
2348
2349         "pgsteal_high",
2350         "pgsteal_normal",
2351         "pgsteal_dma32",
2352         "pgsteal_dma",
2353
2354         "pgscan_kswapd_high",
2355         "pgscan_kswapd_normal",
2356         "pgscan_kswapd_dma32",
2357         "pgscan_kswapd_dma",
2358
2359         "pgscan_direct_high",
2360         "pgscan_direct_normal",
2361         "pgscan_direct_dma32",
2362         "pgscan_direct_dma",
2363
2364         "pginodesteal",
2365         "slabs_scanned",
2366         "kswapd_steal",
2367         "kswapd_inodesteal",
2368         "pageoutrun",
2369         "allocstall",
2370
2371         "pgrotated",
2372         "nr_bounce",
2373 };
2374
2375 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2376 {
2377         struct page_state *ps;
2378
2379         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2380                 return NULL;
2381
2382         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2383         m->private = ps;
2384         if (!ps)
2385                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2386         get_full_page_state(ps);
2387         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2388         ps->pgpgout /= 2;
2389         return (unsigned long *)ps + *pos;
2390 }
2391
2392 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2393 {
2394         (*pos)++;
2395         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2396                 return NULL;
2397         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2398 }
2399
2400 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2401 {
2402         unsigned long *l = arg;
2403         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2404
2405         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2406         return 0;
2407 }
2408
2409 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2410 {
2411         kfree(m->private);
2412         m->private = NULL;
2413 }
2414
2415 struct seq_operations vmstat_op = {
2416         .start  = vmstat_start,
2417         .next   = vmstat_next,
2418         .stop   = vmstat_stop,
2419         .show   = vmstat_show,
2420 };
2421
2422 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2423
2424 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2425 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2426                                  unsigned long action, void *hcpu)
2427 {
2428         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2429         long *count;
2430         unsigned long *src, *dest;
2431
2432         if (action == CPU_DEAD) {
2433                 int i;
2434
2435                 /* Drain local pagecache count. */
2436                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2437                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2438                 *count = 0;
2439                 local_irq_disable();
2440                 __drain_pages(cpu);
2441
2442                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2443                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2444                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2445
2446                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2447                                 i++) {
2448                         dest[i] += src[i];
2449                         src[i] = 0;
2450                 }
2451
2452                 local_irq_enable();
2453         }
2454         return NOTIFY_OK;
2455 }
2456 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2457
2458 void __init page_alloc_init(void)
2459 {
2460         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2461 }
2462
2463 /*
2464  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2465  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2466  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2467  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2468  */
2469 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2470 {
2471         struct pglist_data *pgdat;
2472         int j, idx;
2473
2474         for_each_pgdat(pgdat) {
2475                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2476                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2477                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2478
2479                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2480
2481                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2482                                 struct zone *lower_zone;
2483
2484                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2485                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2486
2487                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2488                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2489                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2490                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2491                         }
2492                 }
2493         }
2494 }
2495
2496 /*
2497  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2498  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2499  *      with respect to min_free_kbytes.
2500  */
2501 void setup_per_zone_pages_min(void)
2502 {
2503         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2504         unsigned long lowmem_pages = 0;
2505         struct zone *zone;
2506         unsigned long flags;
2507
2508         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2509         for_each_zone(zone) {
2510                 if (!is_highmem(zone))
2511                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2512         }
2513
2514         for_each_zone(zone) {
2515                 unsigned long tmp;
2516                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2517                 tmp = (pages_min * zone->present_pages) / lowmem_pages;
2518                 if (is_highmem(zone)) {
2519                         /*
2520                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2521                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2522                          * value here.
2523                          *
2524                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2525                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2526                          * not be capped for highmem.
2527                          */
2528                         int min_pages;
2529
2530                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2531                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2532                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2533                         if (min_pages > 128)
2534                                 min_pages = 128;
2535                         zone->pages_min = min_pages;
2536                 } else {
2537                         /*
2538                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2539                          * proportionate to the zone's size.
2540                          */
2541                         zone->pages_min = tmp;
2542                 }
2543
2544                 zone->pages_low   = zone->pages_min + tmp / 4;
2545                 zone->pages_high  = zone->pages_min + tmp / 2;
2546                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2547         }
2548 }
2549
2550 /*
2551  * Initialise min_free_kbytes.
2552  *
2553  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2554  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2555  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2556  *
2557  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2558  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2559  *
2560  * which yields
2561  *
2562  * 16MB:        512k
2563  * 32MB:        724k
2564  * 64MB:        1024k
2565  * 128MB:       1448k
2566  * 256MB:       2048k
2567  * 512MB:       2896k
2568  * 1024MB:      4096k
2569  * 2048MB:      5792k
2570  * 4096MB:      8192k
2571  * 8192MB:      11584k
2572  * 16384MB:     16384k
2573  */
2574 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2575 {
2576         unsigned long lowmem_kbytes;
2577
2578         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2579
2580         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2581         if (min_free_kbytes < 128)
2582                 min_free_kbytes = 128;
2583         if (min_free_kbytes > 65536)
2584                 min_free_kbytes = 65536;
2585         setup_per_zone_pages_min();
2586         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2587         return 0;
2588 }
2589 module_init(init_per_zone_pages_min)
2590
2591 /*
2592  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2593  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2594  *      changes.
2595  */
2596 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2597         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2598 {
2599         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2600         setup_per_zone_pages_min();
2601         return 0;
2602 }
2603
2604 /*
2605  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2606  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2607  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2608  *
2609  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2610  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2611  * if in function of the boot time zone sizes.
2612  */
2613 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2614         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2615 {
2616         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2617         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2618         return 0;
2619 }
2620
2621 /*
2622  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2623  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2624  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2625  */
2626
2627 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2628         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2629 {
2630         struct zone *zone;
2631         unsigned int cpu;
2632         int ret;
2633
2634         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2635         if (!write || (ret == -EINVAL))
2636                 return ret;
2637         for_each_zone(zone) {
2638                 for_each_online_cpu(cpu) {
2639                         unsigned long  high;
2640                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2641                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2642                 }
2643         }
2644         return 0;
2645 }
2646
2647 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2648
2649 #ifdef CONFIG_NUMA
2650 static int __init set_hashdist(char *str)
2651 {
2652         if (!str)
2653                 return 0;
2654         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2655         return 1;
2656 }
2657 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2658 #endif
2659
2660 /*
2661  * allocate a large system hash table from bootmem
2662  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2663  *   quantity of entries
2664  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2665  */
2666 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2667                                      unsigned long bucketsize,
2668                                      unsigned long numentries,
2669                                      int scale,
2670                                      int flags,
2671                                      unsigned int *_hash_shift,
2672                                      unsigned int *_hash_mask,
2673                                      unsigned long limit)
2674 {
2675         unsigned long long max = limit;
2676         unsigned long log2qty, size;
2677         void *table = NULL;
2678
2679         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2680         if (!numentries) {
2681                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2682                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2683                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2684                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2685                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2686
2687                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2688                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2689                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2690                 else
2691                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2692         }
2693         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2694         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2695
2696         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2697         if (max == 0) {
2698                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2699                 do_div(max, bucketsize);
2700         }
2701
2702         if (numentries > max)
2703                 numentries = max;
2704
2705         log2qty = long_log2(numentries);
2706
2707         do {
2708                 size = bucketsize << log2qty;
2709                 if (flags & HASH_EARLY)
2710                         table = alloc_bootmem(size);
2711                 else if (hashdist)
2712                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2713                 else {
2714                         unsigned long order;
2715                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2716                                 ;
2717                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2718                 }
2719         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2720
2721         if (!table)
2722                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2723
2724         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2725                tablename,
2726                (1U << log2qty),
2727                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2728                size);
2729
2730         if (_hash_shift)
2731                 *_hash_shift = log2qty;
2732         if (_hash_mask)
2733                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2734
2735         return table;
2736 }