e197818a7cf660d30e9e7e934871047db7c456c2
[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_refs(page, 0);
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_refs(page, order);
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_refs(page, order);
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                 BUG_ON(page_count(page + i));
760                 set_page_count(page + i, 1);
761         }
762 }
763
764 /*
765  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
766  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
767  * or two.
768  */
769 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
770                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
771 {
772         unsigned long flags;
773         struct page *page;
774         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
775         int cpu;
776
777 again:
778         cpu  = get_cpu();
779         if (likely(order == 0)) {
780                 struct per_cpu_pages *pcp;
781
782                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
783                 local_irq_save(flags);
784                 if (!pcp->count) {
785                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
786                                                 pcp->batch, &pcp->list);
787                         if (unlikely(!pcp->count))
788                                 goto failed;
789                 }
790                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
791                 list_del(&page->lru);
792                 pcp->count--;
793         } else {
794                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
795                 page = __rmqueue(zone, order);
796                 spin_unlock(&zone->lock);
797                 if (!page)
798                         goto failed;
799         }
800
801         __mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
802         zone_statistics(zonelist, zone, cpu);
803         local_irq_restore(flags);
804         put_cpu();
805
806         BUG_ON(bad_range(zone, page));
807         if (prep_new_page(page, order))
808                 goto again;
809
810         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
811                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
812
813         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
814                 prep_compound_page(page, order);
815         return page;
816
817 failed:
818         local_irq_restore(flags);
819         put_cpu();
820         return NULL;
821 }
822
823 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
824 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
825 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
826 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
827 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
828 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
829 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
830
831 /*
832  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
833  * of the allocation.
834  */
835 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
836                       int classzone_idx, int alloc_flags)
837 {
838         /* free_pages my go negative - that's OK */
839         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
840         int o;
841
842         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
843                 min -= min / 2;
844         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
845                 min -= min / 4;
846
847         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
848                 return 0;
849         for (o = 0; o < order; o++) {
850                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
851                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
852
853                 /* Require fewer higher order pages to be free */
854                 min >>= 1;
855
856                 if (free_pages <= min)
857                         return 0;
858         }
859         return 1;
860 }
861
862 /*
863  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
864  * a page.
865  */
866 static struct page *
867 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
868                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
869 {
870         struct zone **z = zonelist->zones;
871         struct page *page = NULL;
872         int classzone_idx = zone_idx(*z);
873
874         /*
875          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
876          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
877          */
878         do {
879                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
880                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
881                         continue;
882
883                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
884                         unsigned long mark;
885                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
886                                 mark = (*z)->pages_min;
887                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
888                                 mark = (*z)->pages_low;
889                         else
890                                 mark = (*z)->pages_high;
891                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
892                                     classzone_idx, alloc_flags))
893                                 if (!zone_reclaim_mode ||
894                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
895                                         continue;
896                 }
897
898                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
899                 if (page) {
900                         break;
901                 }
902         } while (*(++z) != NULL);
903         return page;
904 }
905
906 /*
907  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
908  */
909 struct page * fastcall
910 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
911                 struct zonelist *zonelist)
912 {
913         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
914         struct zone **z;
915         struct page *page;
916         struct reclaim_state reclaim_state;
917         struct task_struct *p = current;
918         int do_retry;
919         int alloc_flags;
920         int did_some_progress;
921
922         might_sleep_if(wait);
923
924 restart:
925         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
926
927         if (unlikely(*z == NULL)) {
928                 /* Should this ever happen?? */
929                 return NULL;
930         }
931
932         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
933                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
934         if (page)
935                 goto got_pg;
936
937         do {
938                 wakeup_kswapd(*z, order);
939         } while (*(++z));
940
941         /*
942          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
943          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
944          * to how we want to proceed.
945          *
946          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
947          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
948          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
949          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
950          */
951         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
952         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
953                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
954         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
955                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
956         alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
957
958         /*
959          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
960          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
961          *
962          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
963          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
964          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
965          */
966         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
967         if (page)
968                 goto got_pg;
969
970         /* This allocation should allow future memory freeing. */
971
972         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
973                         && !in_interrupt()) {
974                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
975 nofail_alloc:
976                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
977                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
978                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
979                         if (page)
980                                 goto got_pg;
981                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
982                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
983                                 goto nofail_alloc;
984                         }
985                 }
986                 goto nopage;
987         }
988
989         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
990         if (!wait)
991                 goto nopage;
992
993 rebalance:
994         cond_resched();
995
996         /* We now go into synchronous reclaim */
997         cpuset_memory_pressure_bump();
998         p->flags |= PF_MEMALLOC;
999         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1000         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1001
1002         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1003
1004         p->reclaim_state = NULL;
1005         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1006
1007         cond_resched();
1008
1009         if (likely(did_some_progress)) {
1010                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1011                                                 zonelist, alloc_flags);
1012                 if (page)
1013                         goto got_pg;
1014         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1015                 /*
1016                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1017                  * very high watermark here, this is only to catch
1018                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1019                  * under heavy pressure.
1020                  */
1021                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1022                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1023                 if (page)
1024                         goto got_pg;
1025
1026                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1027                 goto restart;
1028         }
1029
1030         /*
1031          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1032          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1033          *
1034          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1035          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1036          */
1037         do_retry = 0;
1038         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1039                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1040                         do_retry = 1;
1041                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1042                         do_retry = 1;
1043         }
1044         if (do_retry) {
1045                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1046                 goto rebalance;
1047         }
1048
1049 nopage:
1050         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1051                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1052                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1053                         p->comm, order, gfp_mask);
1054                 dump_stack();
1055                 show_mem();
1056         }
1057 got_pg:
1058         return page;
1059 }
1060
1061 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1062
1063 /*
1064  * Common helper functions.
1065  */
1066 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1067 {
1068         struct page * page;
1069         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1070         if (!page)
1071                 return 0;
1072         return (unsigned long) page_address(page);
1073 }
1074
1075 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1076
1077 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1078 {
1079         struct page * page;
1080
1081         /*
1082          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1083          * a highmem page
1084          */
1085         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1086
1087         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1088         if (page)
1089                 return (unsigned long) page_address(page);
1090         return 0;
1091 }
1092
1093 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1094
1095 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1096 {
1097         int i = pagevec_count(pvec);
1098
1099         while (--i >= 0)
1100                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1101 }
1102
1103 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1104 {
1105         if (put_page_testzero(page)) {
1106                 if (order == 0)
1107                         free_hot_page(page);
1108                 else
1109                         __free_pages_ok(page, order);
1110         }
1111 }
1112
1113 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1114
1115 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1116 {
1117         if (addr != 0) {
1118                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1119                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1120         }
1121 }
1122
1123 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1124
1125 /*
1126  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1127  */
1128 unsigned int nr_free_pages(void)
1129 {
1130         unsigned int sum = 0;
1131         struct zone *zone;
1132
1133         for_each_zone(zone)
1134                 sum += zone->free_pages;
1135
1136         return sum;
1137 }
1138
1139 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1140
1141 #ifdef CONFIG_NUMA
1142 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1143 {
1144         unsigned int i, sum = 0;
1145
1146         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1147                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1148
1149         return sum;
1150 }
1151 #endif
1152
1153 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1154 {
1155         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1156         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1157         unsigned int sum = 0;
1158
1159         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1160         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1161         struct zone *zone;
1162
1163         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1164                 unsigned long size = zone->present_pages;
1165                 unsigned long high = zone->pages_high;
1166                 if (size > high)
1167                         sum += size - high;
1168         }
1169
1170         return sum;
1171 }
1172
1173 /*
1174  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1175  */
1176 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1177 {
1178         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1179 }
1180
1181 /*
1182  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1183  */
1184 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1185 {
1186         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1187 }
1188
1189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1190 unsigned int nr_free_highpages (void)
1191 {
1192         pg_data_t *pgdat;
1193         unsigned int pages = 0;
1194
1195         for_each_pgdat(pgdat)
1196                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1197
1198         return pages;
1199 }
1200 #endif
1201
1202 #ifdef CONFIG_NUMA
1203 static void show_node(struct zone *zone)
1204 {
1205         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1206 }
1207 #else
1208 #define show_node(zone) do { } while (0)
1209 #endif
1210
1211 /*
1212  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1213  * The result is unavoidably approximate - it can change
1214  * during and after execution of this function.
1215  */
1216 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1217
1218 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1219 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1220 #ifdef CONFIG_SMP
1221 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1222 #endif
1223
1224 static void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1225 {
1226         unsigned cpu;
1227
1228         memset(ret, 0, nr * sizeof(unsigned long));
1229         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1230
1231         for_each_cpu_mask(cpu, *cpumask) {
1232                 unsigned long *in;
1233                 unsigned long *out;
1234                 unsigned off;
1235                 unsigned next_cpu;
1236
1237                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1238
1239                 next_cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1240                 if (likely(next_cpu < NR_CPUS))
1241                         prefetch(&per_cpu(page_states, next_cpu));
1242
1243                 out = (unsigned long *)ret;
1244                 for (off = 0; off < nr; off++)
1245                         *out++ += *in++;
1246         }
1247 }
1248
1249 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1250 {
1251         int nr;
1252         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1253
1254         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1255         nr /= sizeof(unsigned long);
1256
1257         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1258 }
1259
1260 void get_page_state(struct page_state *ret)
1261 {
1262         int nr;
1263         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1264
1265         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1266         nr /= sizeof(unsigned long);
1267
1268         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1269 }
1270
1271 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1272 {
1273         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1274
1275         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1276 }
1277
1278 unsigned long read_page_state_offset(unsigned long offset)
1279 {
1280         unsigned long ret = 0;
1281         int cpu;
1282
1283         for_each_online_cpu(cpu) {
1284                 unsigned long in;
1285
1286                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1287                 ret += *((unsigned long *)in);
1288         }
1289         return ret;
1290 }
1291
1292 void __mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1293 {
1294         void *ptr;
1295
1296         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1297         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1298 }
1299 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state_offset);
1300
1301 void mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1302 {
1303         unsigned long flags;
1304         void *ptr;
1305
1306         local_irq_save(flags);
1307         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1308         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1309         local_irq_restore(flags);
1310 }
1311 EXPORT_SYMBOL(mod_page_state_offset);
1312
1313 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1314                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1315 {
1316         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1317         int i;
1318
1319         *active = 0;
1320         *inactive = 0;
1321         *free = 0;
1322         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1323                 *active += zones[i].nr_active;
1324                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1325                 *free += zones[i].free_pages;
1326         }
1327 }
1328
1329 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1330                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1331 {
1332         struct pglist_data *pgdat;
1333
1334         *active = 0;
1335         *inactive = 0;
1336         *free = 0;
1337         for_each_pgdat(pgdat) {
1338                 unsigned long l, m, n;
1339                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1340                 *active += l;
1341                 *inactive += m;
1342                 *free += n;
1343         }
1344 }
1345
1346 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1347 {
1348         val->totalram = totalram_pages;
1349         val->sharedram = 0;
1350         val->freeram = nr_free_pages();
1351         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1352 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1353         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1354         val->freehigh = nr_free_highpages();
1355 #else
1356         val->totalhigh = 0;
1357         val->freehigh = 0;
1358 #endif
1359         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1360 }
1361
1362 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1363
1364 #ifdef CONFIG_NUMA
1365 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1366 {
1367         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1368
1369         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1370         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1371         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1372         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1373         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1374 }
1375 #endif
1376
1377 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1378
1379 /*
1380  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1381  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1382  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1383  */
1384 void show_free_areas(void)
1385 {
1386         struct page_state ps;
1387         int cpu, temperature;
1388         unsigned long active;
1389         unsigned long inactive;
1390         unsigned long free;
1391         struct zone *zone;
1392
1393         for_each_zone(zone) {
1394                 show_node(zone);
1395                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1396
1397                 if (!populated_zone(zone)) {
1398                         printk(" empty\n");
1399                         continue;
1400                 } else
1401                         printk("\n");
1402
1403                 for_each_online_cpu(cpu) {
1404                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1405
1406                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1407
1408                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1409                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1410                                         cpu,
1411                                         temperature ? "cold" : "hot",
1412                                         pageset->pcp[temperature].high,
1413                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1414                                         pageset->pcp[temperature].count);
1415                 }
1416         }
1417
1418         get_page_state(&ps);
1419         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1420
1421         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1422                 K(nr_free_pages()),
1423                 K(nr_free_highpages()));
1424
1425         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1426                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1427                 active,
1428                 inactive,
1429                 ps.nr_dirty,
1430                 ps.nr_writeback,
1431                 ps.nr_unstable,
1432                 nr_free_pages(),
1433                 ps.nr_slab,
1434                 ps.nr_mapped,
1435                 ps.nr_page_table_pages);
1436
1437         for_each_zone(zone) {
1438                 int i;
1439
1440                 show_node(zone);
1441                 printk("%s"
1442                         " free:%lukB"
1443                         " min:%lukB"
1444                         " low:%lukB"
1445                         " high:%lukB"
1446                         " active:%lukB"
1447                         " inactive:%lukB"
1448                         " present:%lukB"
1449                         " pages_scanned:%lu"
1450                         " all_unreclaimable? %s"
1451                         "\n",
1452                         zone->name,
1453                         K(zone->free_pages),
1454                         K(zone->pages_min),
1455                         K(zone->pages_low),
1456                         K(zone->pages_high),
1457                         K(zone->nr_active),
1458                         K(zone->nr_inactive),
1459                         K(zone->present_pages),
1460                         zone->pages_scanned,
1461                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1462                         );
1463                 printk("lowmem_reserve[]:");
1464                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1465                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1466                 printk("\n");
1467         }
1468
1469         for_each_zone(zone) {
1470                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1471
1472                 show_node(zone);
1473                 printk("%s: ", zone->name);
1474                 if (!populated_zone(zone)) {
1475                         printk("empty\n");
1476                         continue;
1477                 }
1478
1479                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1480                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1481                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1482                         total += nr << order;
1483                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1484                 }
1485                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1486                 printk("= %lukB\n", K(total));
1487         }
1488
1489         show_swap_cache_info();
1490 }
1491
1492 /*
1493  * Builds allocation fallback zone lists.
1494  *
1495  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1496  */
1497 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1498                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1499 {
1500         struct zone *zone;
1501
1502         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1503
1504         do {
1505                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1506                 if (populated_zone(zone)) {
1507 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1508                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1509 #endif
1510                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1511                         check_highest_zone(zone_type);
1512                 }
1513                 zone_type--;
1514
1515         } while (zone_type >= 0);
1516         return nr_zones;
1517 }
1518
1519 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1520 {
1521         int res = ZONE_NORMAL;
1522         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1523                 res = ZONE_HIGHMEM;
1524         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1525                 res = ZONE_DMA32;
1526         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1527                 res = ZONE_DMA;
1528         return res;
1529 }
1530
1531 #ifdef CONFIG_NUMA
1532 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1533 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1534 /**
1535  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1536  * @node: node whose fallback list we're appending
1537  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1538  *
1539  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1540  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1541  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1542  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1543  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1544  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1545  * on them otherwise.
1546  * It returns -1 if no node is found.
1547  */
1548 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1549 {
1550         int n, val;
1551         int min_val = INT_MAX;
1552         int best_node = -1;
1553
1554         /* Use the local node if we haven't already */
1555         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1556                 node_set(node, *used_node_mask);
1557                 return node;
1558         }
1559
1560         for_each_online_node(n) {
1561                 cpumask_t tmp;
1562
1563                 /* Don't want a node to appear more than once */
1564                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1565                         continue;
1566
1567                 /* Use the distance array to find the distance */
1568                 val = node_distance(node, n);
1569
1570                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1571                 val += (n < node);
1572
1573                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1574                 tmp = node_to_cpumask(n);
1575                 if (!cpus_empty(tmp))
1576                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1577
1578                 /* Slight preference for less loaded node */
1579                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1580                 val += node_load[n];
1581
1582                 if (val < min_val) {
1583                         min_val = val;
1584                         best_node = n;
1585                 }
1586         }
1587
1588         if (best_node >= 0)
1589                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1590
1591         return best_node;
1592 }
1593
1594 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1595 {
1596         int i, j, k, node, local_node;
1597         int prev_node, load;
1598         struct zonelist *zonelist;
1599         nodemask_t used_mask;
1600
1601         /* initialize zonelists */
1602         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1603                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1604                 zonelist->zones[0] = NULL;
1605         }
1606
1607         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1608         local_node = pgdat->node_id;
1609         load = num_online_nodes();
1610         prev_node = local_node;
1611         nodes_clear(used_mask);
1612         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1613                 int distance = node_distance(local_node, node);
1614
1615                 /*
1616                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1617                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1618                  */
1619                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1620                         zone_reclaim_mode = 1;
1621
1622                 /*
1623                  * We don't want to pressure a particular node.
1624                  * So adding penalty to the first node in same
1625                  * distance group to make it round-robin.
1626                  */
1627
1628                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1629                         node_load[node] += load;
1630                 prev_node = node;
1631                 load--;
1632                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1633                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1634                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1635
1636                         k = highest_zone(i);
1637
1638                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1639                         zonelist->zones[j] = NULL;
1640                 }
1641         }
1642 }
1643
1644 #else   /* CONFIG_NUMA */
1645
1646 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1647 {
1648         int i, j, k, node, local_node;
1649
1650         local_node = pgdat->node_id;
1651         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1652                 struct zonelist *zonelist;
1653
1654                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1655
1656                 j = 0;
1657                 k = highest_zone(i);
1658                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1659                 /*
1660                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1661                  * of all the other nodes.
1662                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1663                  * building the zones for node N, we make sure that the
1664                  * zones coming right after the local ones are those from
1665                  * node N+1 (modulo N)
1666                  */
1667                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1668                         if (!node_online(node))
1669                                 continue;
1670                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1671                 }
1672                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1673                         if (!node_online(node))
1674                                 continue;
1675                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1676                 }
1677
1678                 zonelist->zones[j] = NULL;
1679         }
1680 }
1681
1682 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1683
1684 void __init build_all_zonelists(void)
1685 {
1686         int i;
1687
1688         for_each_online_node(i)
1689                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1690         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1691         cpuset_init_current_mems_allowed();
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1696  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1697  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1698  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1699  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1700  * conservative, even though it seems large.
1701  *
1702  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1703  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1704  */
1705 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1706
1707 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1708 {
1709         unsigned long size = 1;
1710
1711         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1712
1713         while (size < pages)
1714                 size <<= 1;
1715
1716         /*
1717          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1718          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1719          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1720          */
1721         size = min(size, 4096UL);
1722
1723         return max(size, 4UL);
1724 }
1725
1726 /*
1727  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1728  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1729  * hash function before the remainder is taken.
1730  */
1731 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1732 {
1733         return ffz(~size);
1734 }
1735
1736 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1737
1738 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1739                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1740 {
1741         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1742         int i;
1743
1744         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1745                 totalpages += zones_size[i];
1746         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1747
1748         realtotalpages = totalpages;
1749         if (zholes_size)
1750                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1751                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1752         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1753         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1754 }
1755
1756
1757 /*
1758  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1759  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1760  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1761  */
1762 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1763                 unsigned long start_pfn)
1764 {
1765         struct page *page;
1766         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1767         unsigned long pfn;
1768
1769         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1770                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1771                         continue;
1772                 page = pfn_to_page(pfn);
1773                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1774                 set_page_count(page, 1);
1775                 reset_page_mapcount(page);
1776                 SetPageReserved(page);
1777                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1778 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1779                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1780                 if (!is_highmem_idx(zone))
1781                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1782 #endif
1783         }
1784 }
1785
1786 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1787                                 unsigned long size)
1788 {
1789         int order;
1790         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1791                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1792                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1793         }
1794 }
1795
1796 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1797 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1798                 unsigned long size)
1799 {
1800         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1801         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1802
1803         if (FLAGS_HAS_NODE)
1804                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1805         else
1806                 for (; snum <= end; snum++)
1807                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1808 }
1809
1810 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1811 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1812         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1813 #endif
1814
1815 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1816 {
1817         int batch;
1818
1819         /*
1820          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1821          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1822          *
1823          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1824          */
1825         batch = zone->present_pages / 1024;
1826         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1827                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1828         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1829         if (batch < 1)
1830                 batch = 1;
1831
1832         /*
1833          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1834          * of 2 value was found to be more likely to have
1835          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1836          *
1837          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1838          * batches of pages, one task can end up with a lot
1839          * of pages of one half of the possible page colors
1840          * and the other with pages of the other colors.
1841          */
1842         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1843
1844         return batch;
1845 }
1846
1847 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1848 {
1849         struct per_cpu_pages *pcp;
1850
1851         memset(p, 0, sizeof(*p));
1852
1853         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1854         pcp->count = 0;
1855         pcp->high = 6 * batch;
1856         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1857         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1858
1859         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1860         pcp->count = 0;
1861         pcp->high = 2 * batch;
1862         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1863         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1864 }
1865
1866 /*
1867  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1868  * to the value high for the pageset p.
1869  */
1870
1871 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1872                                 unsigned long high)
1873 {
1874         struct per_cpu_pages *pcp;
1875
1876         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1877         pcp->high = high;
1878         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1879         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1880                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1881 }
1882
1883
1884 #ifdef CONFIG_NUMA
1885 /*
1886  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1887  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1888  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1889  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1890  * with interrupts disabled.
1891  *
1892  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1893  *
1894  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1895  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1896  * hotplugged processors.
1897  *
1898  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1899  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1900  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1901  */
1902 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1903
1904 /*
1905  * Dynamically allocate memory for the
1906  * per cpu pageset array in struct zone.
1907  */
1908 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1909 {
1910         struct zone *zone, *dzone;
1911
1912         for_each_zone(zone) {
1913
1914                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1915                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1916                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1917                         goto bad;
1918
1919                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1920
1921                 if (percpu_pagelist_fraction)
1922                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1923                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1924         }
1925
1926         return 0;
1927 bad:
1928         for_each_zone(dzone) {
1929                 if (dzone == zone)
1930                         break;
1931                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1932                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1933         }
1934         return -ENOMEM;
1935 }
1936
1937 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1938 {
1939         struct zone *zone;
1940
1941         for_each_zone(zone) {
1942                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1943
1944                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1945                 kfree(pset);
1946         }
1947 }
1948
1949 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1950                 unsigned long action,
1951                 void *hcpu)
1952 {
1953         int cpu = (long)hcpu;
1954         int ret = NOTIFY_OK;
1955
1956         switch (action) {
1957                 case CPU_UP_PREPARE:
1958                         if (process_zones(cpu))
1959                                 ret = NOTIFY_BAD;
1960                         break;
1961                 case CPU_UP_CANCELED:
1962                 case CPU_DEAD:
1963                         free_zone_pagesets(cpu);
1964                         break;
1965                 default:
1966                         break;
1967         }
1968         return ret;
1969 }
1970
1971 static struct notifier_block pageset_notifier =
1972         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1973
1974 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1975 {
1976         int err;
1977
1978         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1979          * A cpuup callback will do this for every cpu
1980          * as it comes online
1981          */
1982         err = process_zones(smp_processor_id());
1983         BUG_ON(err);
1984         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1985 }
1986
1987 #endif
1988
1989 static __meminit
1990 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1991 {
1992         int i;
1993         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1994
1995         /*
1996          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1997          * per zone.
1998          */
1999         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
2000         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
2001         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
2002                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
2003                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
2004
2005         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
2006                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
2007 }
2008
2009 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2010 {
2011         int cpu;
2012         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2013
2014         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2015 #ifdef CONFIG_NUMA
2016                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2017                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2018                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2019 #else
2020                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2021 #endif
2022         }
2023         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2024                 zone->name, zone->present_pages, batch);
2025 }
2026
2027 static __meminit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2028                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
2029 {
2030         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2031
2032         zone_wait_table_init(zone, size);
2033         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2034
2035         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
2036         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2037
2038         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2039
2040         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2041 }
2042
2043 /*
2044  * Set up the zone data structures:
2045  *   - mark all pages reserved
2046  *   - mark all memory queues empty
2047  *   - clear the memory bitmaps
2048  */
2049 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2050                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2051 {
2052         unsigned long j;
2053         int nid = pgdat->node_id;
2054         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2055
2056         pgdat_resize_init(pgdat);
2057         pgdat->nr_zones = 0;
2058         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2059         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2060         
2061         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2062                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2063                 unsigned long size, realsize;
2064
2065                 realsize = size = zones_size[j];
2066                 if (zholes_size)
2067                         realsize -= zholes_size[j];
2068
2069                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2070                         nr_kernel_pages += realsize;
2071                 nr_all_pages += realsize;
2072
2073                 zone->spanned_pages = size;
2074                 zone->present_pages = realsize;
2075                 zone->name = zone_names[j];
2076                 spin_lock_init(&zone->lock);
2077                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2078                 zone_seqlock_init(zone);
2079                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2080                 zone->free_pages = 0;
2081
2082                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2083
2084                 zone_pcp_init(zone);
2085                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2086                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2087                 zone->nr_scan_active = 0;
2088                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2089                 zone->nr_active = 0;
2090                 zone->nr_inactive = 0;
2091                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2092                 if (!size)
2093                         continue;
2094
2095                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2096                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2097                 zone_start_pfn += size;
2098         }
2099 }
2100
2101 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2102 {
2103         /* Skip empty nodes */
2104         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2105                 return;
2106
2107 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2108         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2109         if (!pgdat->node_mem_map) {
2110                 unsigned long size;
2111                 struct page *map;
2112
2113                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2114                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2115                 if (!map)
2116                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2117                 pgdat->node_mem_map = map;
2118         }
2119 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2120         /*
2121          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2122          */
2123         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2124                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2125 #endif
2126 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2127 }
2128
2129 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2130                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2131                 unsigned long *zholes_size)
2132 {
2133         pgdat->node_id = nid;
2134         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2135         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2136
2137         alloc_node_mem_map(pgdat);
2138
2139         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2140 }
2141
2142 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2143 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2144 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2145
2146 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2147 #endif
2148
2149 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2150 {
2151         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2152                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2153 }
2154
2155 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2156
2157 #include <linux/seq_file.h>
2158
2159 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2160 {
2161         pg_data_t *pgdat;
2162         loff_t node = *pos;
2163
2164         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2165                 --node;
2166
2167         return pgdat;
2168 }
2169
2170 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2171 {
2172         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2173
2174         (*pos)++;
2175         return pgdat->pgdat_next;
2176 }
2177
2178 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2179 {
2180 }
2181
2182 /* 
2183  * This walks the free areas for each zone.
2184  */
2185 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2186 {
2187         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2188         struct zone *zone;
2189         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2190         unsigned long flags;
2191         int order;
2192
2193         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2194                 if (!populated_zone(zone))
2195                         continue;
2196
2197                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2198                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2199                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2200                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2201                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2202                 seq_putc(m, '\n');
2203         }
2204         return 0;
2205 }
2206
2207 struct seq_operations fragmentation_op = {
2208         .start  = frag_start,
2209         .next   = frag_next,
2210         .stop   = frag_stop,
2211         .show   = frag_show,
2212 };
2213
2214 /*
2215  * Output information about zones in @pgdat.
2216  */
2217 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2218 {
2219         pg_data_t *pgdat = arg;
2220         struct zone *zone;
2221         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2222         unsigned long flags;
2223
2224         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2225                 int i;
2226
2227                 if (!populated_zone(zone))
2228                         continue;
2229
2230                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2231                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2232                 seq_printf(m,
2233                            "\n  pages free     %lu"
2234                            "\n        min      %lu"
2235                            "\n        low      %lu"
2236                            "\n        high     %lu"
2237                            "\n        active   %lu"
2238                            "\n        inactive %lu"
2239                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2240                            "\n        spanned  %lu"
2241                            "\n        present  %lu",
2242                            zone->free_pages,
2243                            zone->pages_min,
2244                            zone->pages_low,
2245                            zone->pages_high,
2246                            zone->nr_active,
2247                            zone->nr_inactive,
2248                            zone->pages_scanned,
2249                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2250                            zone->spanned_pages,
2251                            zone->present_pages);
2252                 seq_printf(m,
2253                            "\n        protection: (%lu",
2254                            zone->lowmem_reserve[0]);
2255                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2256                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2257                 seq_printf(m,
2258                            ")"
2259                            "\n  pagesets");
2260                 for_each_online_cpu(i) {
2261                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2262                         int j;
2263
2264                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2265                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2266                                 if (pageset->pcp[j].count)
2267                                         break;
2268                         }
2269                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2270                                 continue;
2271                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2272                                 seq_printf(m,
2273                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2274                                            "\n              count: %i"
2275                                            "\n              high:  %i"
2276                                            "\n              batch: %i",
2277                                            i, j,
2278                                            pageset->pcp[j].count,
2279                                            pageset->pcp[j].high,
2280                                            pageset->pcp[j].batch);
2281                         }
2282 #ifdef CONFIG_NUMA
2283                         seq_printf(m,
2284                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2285                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2286                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2287                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2288                                    "\n            local_node:     %lu"
2289                                    "\n            other_node:     %lu",
2290                                    pageset->numa_hit,
2291                                    pageset->numa_miss,
2292                                    pageset->numa_foreign,
2293                                    pageset->interleave_hit,
2294                                    pageset->local_node,
2295                                    pageset->other_node);
2296 #endif
2297                 }
2298                 seq_printf(m,
2299                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2300                            "\n  prev_priority:     %i"
2301                            "\n  temp_priority:     %i"
2302                            "\n  start_pfn:         %lu",
2303                            zone->all_unreclaimable,
2304                            zone->prev_priority,
2305                            zone->temp_priority,
2306                            zone->zone_start_pfn);
2307                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2308                 seq_putc(m, '\n');
2309         }
2310         return 0;
2311 }
2312
2313 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2314         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2315                                * fragmentation. */
2316         .next   = frag_next,
2317         .stop   = frag_stop,
2318         .show   = zoneinfo_show,
2319 };
2320
2321 static char *vmstat_text[] = {
2322         "nr_dirty",
2323         "nr_writeback",
2324         "nr_unstable",
2325         "nr_page_table_pages",
2326         "nr_mapped",
2327         "nr_slab",
2328
2329         "pgpgin",
2330         "pgpgout",
2331         "pswpin",
2332         "pswpout",
2333
2334         "pgalloc_high",
2335         "pgalloc_normal",
2336         "pgalloc_dma32",
2337         "pgalloc_dma",
2338
2339         "pgfree",
2340         "pgactivate",
2341         "pgdeactivate",
2342
2343         "pgfault",
2344         "pgmajfault",
2345
2346         "pgrefill_high",
2347         "pgrefill_normal",
2348         "pgrefill_dma32",
2349         "pgrefill_dma",
2350
2351         "pgsteal_high",
2352         "pgsteal_normal",
2353         "pgsteal_dma32",
2354         "pgsteal_dma",
2355
2356         "pgscan_kswapd_high",
2357         "pgscan_kswapd_normal",
2358         "pgscan_kswapd_dma32",
2359         "pgscan_kswapd_dma",
2360
2361         "pgscan_direct_high",
2362         "pgscan_direct_normal",
2363         "pgscan_direct_dma32",
2364         "pgscan_direct_dma",
2365
2366         "pginodesteal",
2367         "slabs_scanned",
2368         "kswapd_steal",
2369         "kswapd_inodesteal",
2370         "pageoutrun",
2371         "allocstall",
2372
2373         "pgrotated",
2374         "nr_bounce",
2375 };
2376
2377 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2378 {
2379         struct page_state *ps;
2380
2381         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2382                 return NULL;
2383
2384         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2385         m->private = ps;
2386         if (!ps)
2387                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2388         get_full_page_state(ps);
2389         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2390         ps->pgpgout /= 2;
2391         return (unsigned long *)ps + *pos;
2392 }
2393
2394 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2395 {
2396         (*pos)++;
2397         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2398                 return NULL;
2399         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2400 }
2401
2402 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2403 {
2404         unsigned long *l = arg;
2405         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2406
2407         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2408         return 0;
2409 }
2410
2411 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2412 {
2413         kfree(m->private);
2414         m->private = NULL;
2415 }
2416
2417 struct seq_operations vmstat_op = {
2418         .start  = vmstat_start,
2419         .next   = vmstat_next,
2420         .stop   = vmstat_stop,
2421         .show   = vmstat_show,
2422 };
2423
2424 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2425
2426 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2427 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2428                                  unsigned long action, void *hcpu)
2429 {
2430         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2431         long *count;
2432         unsigned long *src, *dest;
2433
2434         if (action == CPU_DEAD) {
2435                 int i;
2436
2437                 /* Drain local pagecache count. */
2438                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2439                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2440                 *count = 0;
2441                 local_irq_disable();
2442                 __drain_pages(cpu);
2443
2444                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2445                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2446                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2447
2448                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2449                                 i++) {
2450                         dest[i] += src[i];
2451                         src[i] = 0;
2452                 }
2453
2454                 local_irq_enable();
2455         }
2456         return NOTIFY_OK;
2457 }
2458 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2459
2460 void __init page_alloc_init(void)
2461 {
2462         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2463 }
2464
2465 /*
2466  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2467  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2468  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2469  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2470  */
2471 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2472 {
2473         struct pglist_data *pgdat;
2474         int j, idx;
2475
2476         for_each_pgdat(pgdat) {
2477                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2478                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2479                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2480
2481                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2482
2483                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2484                                 struct zone *lower_zone;
2485
2486                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2487                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2488
2489                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2490                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2491                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2492                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2493                         }
2494                 }
2495         }
2496 }
2497
2498 /*
2499  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2500  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2501  *      with respect to min_free_kbytes.
2502  */
2503 void setup_per_zone_pages_min(void)
2504 {
2505         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2506         unsigned long lowmem_pages = 0;
2507         struct zone *zone;
2508         unsigned long flags;
2509
2510         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2511         for_each_zone(zone) {
2512                 if (!is_highmem(zone))
2513                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2514         }
2515
2516         for_each_zone(zone) {
2517                 unsigned long tmp;
2518                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2519                 tmp = (pages_min * zone->present_pages) / lowmem_pages;
2520                 if (is_highmem(zone)) {
2521                         /*
2522                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2523                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2524                          * value here.
2525                          *
2526                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2527                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2528                          * not be capped for highmem.
2529                          */
2530                         int min_pages;
2531
2532                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2533                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2534                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2535                         if (min_pages > 128)
2536                                 min_pages = 128;
2537                         zone->pages_min = min_pages;
2538                 } else {
2539                         /*
2540                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2541                          * proportionate to the zone's size.
2542                          */
2543                         zone->pages_min = tmp;
2544                 }
2545
2546                 zone->pages_low   = zone->pages_min + tmp / 4;
2547                 zone->pages_high  = zone->pages_min + tmp / 2;
2548                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2549         }
2550 }
2551
2552 /*
2553  * Initialise min_free_kbytes.
2554  *
2555  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2556  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2557  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2558  *
2559  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2560  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2561  *
2562  * which yields
2563  *
2564  * 16MB:        512k
2565  * 32MB:        724k
2566  * 64MB:        1024k
2567  * 128MB:       1448k
2568  * 256MB:       2048k
2569  * 512MB:       2896k
2570  * 1024MB:      4096k
2571  * 2048MB:      5792k
2572  * 4096MB:      8192k
2573  * 8192MB:      11584k
2574  * 16384MB:     16384k
2575  */
2576 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2577 {
2578         unsigned long lowmem_kbytes;
2579
2580         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2581
2582         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2583         if (min_free_kbytes < 128)
2584                 min_free_kbytes = 128;
2585         if (min_free_kbytes > 65536)
2586                 min_free_kbytes = 65536;
2587         setup_per_zone_pages_min();
2588         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2589         return 0;
2590 }
2591 module_init(init_per_zone_pages_min)
2592
2593 /*
2594  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2595  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2596  *      changes.
2597  */
2598 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2599         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2600 {
2601         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2602         setup_per_zone_pages_min();
2603         return 0;
2604 }
2605
2606 /*
2607  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2608  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2609  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2610  *
2611  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2612  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2613  * if in function of the boot time zone sizes.
2614  */
2615 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2616         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2617 {
2618         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2619         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2620         return 0;
2621 }
2622
2623 /*
2624  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2625  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2626  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2627  */
2628
2629 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2630         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2631 {
2632         struct zone *zone;
2633         unsigned int cpu;
2634         int ret;
2635
2636         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2637         if (!write || (ret == -EINVAL))
2638                 return ret;
2639         for_each_zone(zone) {
2640                 for_each_online_cpu(cpu) {
2641                         unsigned long  high;
2642                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2643                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2644                 }
2645         }
2646         return 0;
2647 }
2648
2649 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2650
2651 #ifdef CONFIG_NUMA
2652 static int __init set_hashdist(char *str)
2653 {
2654         if (!str)
2655                 return 0;
2656         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2657         return 1;
2658 }
2659 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2660 #endif
2661
2662 /*
2663  * allocate a large system hash table from bootmem
2664  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2665  *   quantity of entries
2666  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2667  */
2668 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2669                                      unsigned long bucketsize,
2670                                      unsigned long numentries,
2671                                      int scale,
2672                                      int flags,
2673                                      unsigned int *_hash_shift,
2674                                      unsigned int *_hash_mask,
2675                                      unsigned long limit)
2676 {
2677         unsigned long long max = limit;
2678         unsigned long log2qty, size;
2679         void *table = NULL;
2680
2681         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2682         if (!numentries) {
2683                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2684                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2685                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2686                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2687                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2688
2689                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2690                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2691                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2692                 else
2693                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2694         }
2695         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2696         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2697
2698         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2699         if (max == 0) {
2700                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2701                 do_div(max, bucketsize);
2702         }
2703
2704         if (numentries > max)
2705                 numentries = max;
2706
2707         log2qty = long_log2(numentries);
2708
2709         do {
2710                 size = bucketsize << log2qty;
2711                 if (flags & HASH_EARLY)
2712                         table = alloc_bootmem(size);
2713                 else if (hashdist)
2714                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2715                 else {
2716                         unsigned long order;
2717                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2718                                 ;
2719                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2720                 }
2721         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2722
2723         if (!table)
2724                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2725
2726         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2727                tablename,
2728                (1U << log2qty),
2729                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2730                size);
2731
2732         if (_hash_shift)
2733                 *_hash_shift = log2qty;
2734         if (_hash_mask)
2735                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2736
2737         return table;
2738 }