[PATCH] Make high and batch sizes of per_cpu_pagelists configurable
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/config.h>
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/notifier.h>
32 #include <linux/topology.h>
33 #include <linux/sysctl.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/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 fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold);
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                 "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
141                 "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
142                 "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 ->mapping, if non-zero, holds the address of the
173  * compound page's put_page() function.
174  *
175  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
176  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
177  * may not be compound.
178  */
179 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
180 {
181         int i;
182         int nr_pages = 1 << order;
183
184         page[1].mapping = NULL;
185         page[1].index = order;
186         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
187                 struct page *p = page + i;
188
189                 SetPageCompound(p);
190                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
191         }
192 }
193
194 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
195 {
196         int i;
197         int nr_pages = 1 << order;
198
199         if (unlikely(page[1].index != order))
200                 bad_page(page);
201
202         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
203                 struct page *p = page + i;
204
205                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
206                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
207                         bad_page(page);
208                 ClearPageCompound(p);
209         }
210 }
211
212 /*
213  * function for dealing with page's order in buddy system.
214  * zone->lock is already acquired when we use these.
215  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
216  */
217 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
218         return page_private(page);
219 }
220
221 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
222         set_page_private(page, order);
223         __SetPagePrivate(page);
224 }
225
226 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
227 {
228         __ClearPagePrivate(page);
229         set_page_private(page, 0);
230 }
231
232 /*
233  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
234  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
235  *
236  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
237  * the following equation:
238  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
239  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
240  * 1 buddy is #10:
241  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
242  *
243  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
244  * satisfies the following equation:
245  *     P = B & ~(1 << O)
246  *
247  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
248  */
249 static inline struct page *
250 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
251 {
252         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
253
254         return page + (buddy_idx - page_idx);
255 }
256
257 static inline unsigned long
258 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
259 {
260         return (page_idx & ~(1 << order));
261 }
262
263 /*
264  * This function checks whether a page is free && is the buddy
265  * we can do coalesce a page and its buddy if
266  * (a) the buddy is not in a hole &&
267  * (b) the buddy is free &&
268  * (c) the buddy is on the buddy system &&
269  * (d) a page and its buddy have the same order.
270  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
271  *
272  */
273 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
274 {
275 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
276         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
277                 return 0;
278 #endif
279
280        if (PagePrivate(page)           &&
281            (page_order(page) == order) &&
282             page_count(page) == 0)
283                return 1;
284        return 0;
285 }
286
287 /*
288  * Freeing function for a buddy system allocator.
289  *
290  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
291  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
292  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
293  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
294  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
295  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
296  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
297  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
298  * parts of the VM system.
299  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
300  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
301  * order is recorded in page_private(page) field.
302  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
303  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
304  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
305  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
306  * triggers coalescing into a block of larger size.            
307  *
308  * -- wli
309  */
310
311 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page,
312                 struct zone *zone, unsigned int order)
313 {
314         unsigned long page_idx;
315         int order_size = 1 << order;
316
317         if (unlikely(PageCompound(page)))
318                 destroy_compound_page(page, order);
319
320         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
321
322         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
323         BUG_ON(bad_range(zone, page));
324
325         zone->free_pages += order_size;
326         while (order < MAX_ORDER-1) {
327                 unsigned long combined_idx;
328                 struct free_area *area;
329                 struct page *buddy;
330
331                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
332                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
333                         break;          /* Move the buddy up one level. */
334
335                 list_del(&buddy->lru);
336                 area = zone->free_area + order;
337                 area->nr_free--;
338                 rmv_page_order(buddy);
339                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
340                 page = page + (combined_idx - page_idx);
341                 page_idx = combined_idx;
342                 order++;
343         }
344         set_page_order(page, order);
345         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
346         zone->free_area[order].nr_free++;
347 }
348
349 static inline int free_pages_check(struct page *page)
350 {
351         if (unlikely(page_mapcount(page) |
352                 (page->mapping != NULL)  |
353                 (page_count(page) != 0)  |
354                 (page->flags & (
355                         1 << PG_lru     |
356                         1 << PG_private |
357                         1 << PG_locked  |
358                         1 << PG_active  |
359                         1 << PG_reclaim |
360                         1 << PG_slab    |
361                         1 << PG_swapcache |
362                         1 << PG_writeback |
363                         1 << PG_reserved ))))
364                 bad_page(page);
365         if (PageDirty(page))
366                 __ClearPageDirty(page);
367         /*
368          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
369          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
370          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
371          */
372         return PageReserved(page);
373 }
374
375 /*
376  * Frees a list of pages. 
377  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
378  * count is the number of pages to free.
379  *
380  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
381  * see if this freeing clears that state.
382  *
383  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
384  * pinned" detection logic.
385  */
386 static int
387 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
388                 struct list_head *list, unsigned int order)
389 {
390         struct page *page = NULL;
391         int ret = 0;
392
393         spin_lock(&zone->lock);
394         zone->all_unreclaimable = 0;
395         zone->pages_scanned = 0;
396         while (!list_empty(list) && count--) {
397                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
398                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
399                 list_del(&page->lru);
400                 __free_pages_bulk(page, zone, order);
401                 ret++;
402         }
403         spin_unlock(&zone->lock);
404         return ret;
405 }
406
407 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
408 {
409         unsigned long flags;
410         LIST_HEAD(list);
411         int i;
412         int reserved = 0;
413
414         arch_free_page(page, order);
415
416 #ifndef CONFIG_MMU
417         if (order > 0)
418                 for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
419                         __put_page(page + i);
420 #endif
421
422         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
423                 reserved += free_pages_check(page + i);
424         if (reserved)
425                 return;
426
427         list_add(&page->lru, &list);
428         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
429         local_irq_save(flags);
430         __mod_page_state(pgfree, 1 << order);
431         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
432         local_irq_restore(flags);
433 }
434
435 /*
436  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
437  */
438 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
439 {
440         if (order == 0) {
441                 __ClearPageReserved(page);
442                 set_page_count(page, 0);
443
444                 free_hot_cold_page(page, 0);
445         } else {
446                 LIST_HEAD(list);
447                 int loop;
448
449                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
450                         struct page *p = &page[loop];
451
452                         if (loop + 16 < BITS_PER_LONG)
453                                 prefetchw(p + 16);
454                         __ClearPageReserved(p);
455                         set_page_count(p, 0);
456                 }
457
458                 arch_free_page(page, order);
459
460                 mod_page_state(pgfree, 1 << order);
461
462                 list_add(&page->lru, &list);
463                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
464                 free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
465         }
466 }
467
468
469 /*
470  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
471  * Please do not alter this order without good reasons and regression
472  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
473  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
474  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
475  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
476  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
477  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
478  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
479  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
480  *
481  * -- wli
482  */
483 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
484         int low, int high, struct free_area *area)
485 {
486         unsigned long size = 1 << high;
487
488         while (high > low) {
489                 area--;
490                 high--;
491                 size >>= 1;
492                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
493                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
494                 area->nr_free++;
495                 set_page_order(&page[size], high);
496         }
497 }
498
499 /*
500  * This page is about to be returned from the page allocator
501  */
502 static int prep_new_page(struct page *page, int order)
503 {
504         if (unlikely(page_mapcount(page) |
505                 (page->mapping != NULL)  |
506                 (page_count(page) != 0)  |
507                 (page->flags & (
508                         1 << PG_lru     |
509                         1 << PG_private |
510                         1 << PG_locked  |
511                         1 << PG_active  |
512                         1 << PG_dirty   |
513                         1 << PG_reclaim |
514                         1 << PG_slab    |
515                         1 << PG_swapcache |
516                         1 << PG_writeback |
517                         1 << PG_reserved ))))
518                 bad_page(page);
519
520         /*
521          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
522          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
523          */
524         if (PageReserved(page))
525                 return 1;
526
527         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
528                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
529                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
530         set_page_private(page, 0);
531         set_page_refs(page, order);
532         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
533         return 0;
534 }
535
536 /* 
537  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
538  * Call me with the zone->lock already held.
539  */
540 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
541 {
542         struct free_area * area;
543         unsigned int current_order;
544         struct page *page;
545
546         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
547                 area = zone->free_area + current_order;
548                 if (list_empty(&area->free_list))
549                         continue;
550
551                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
552                 list_del(&page->lru);
553                 rmv_page_order(page);
554                 area->nr_free--;
555                 zone->free_pages -= 1UL << order;
556                 expand(zone, page, order, current_order, area);
557                 return page;
558         }
559
560         return NULL;
561 }
562
563 /* 
564  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
565  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
566  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
567  */
568 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
569                         unsigned long count, struct list_head *list)
570 {
571         int i;
572         
573         spin_lock(&zone->lock);
574         for (i = 0; i < count; ++i) {
575                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
576                 if (unlikely(page == NULL))
577                         break;
578                 list_add_tail(&page->lru, list);
579         }
580         spin_unlock(&zone->lock);
581         return i;
582 }
583
584 #ifdef CONFIG_NUMA
585 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
586 void drain_remote_pages(void)
587 {
588         struct zone *zone;
589         int i;
590         unsigned long flags;
591
592         local_irq_save(flags);
593         for_each_zone(zone) {
594                 struct per_cpu_pageset *pset;
595
596                 /* Do not drain local pagesets */
597                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
598                         continue;
599
600                 pset = zone->pageset[smp_processor_id()];
601                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
602                         struct per_cpu_pages *pcp;
603
604                         pcp = &pset->pcp[i];
605                         if (pcp->count)
606                                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
607                                                 &pcp->list, 0);
608                 }
609         }
610         local_irq_restore(flags);
611 }
612 #endif
613
614 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
615 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
616 {
617         unsigned long flags;
618         struct zone *zone;
619         int i;
620
621         for_each_zone(zone) {
622                 struct per_cpu_pageset *pset;
623
624                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
625                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
626                         struct per_cpu_pages *pcp;
627
628                         pcp = &pset->pcp[i];
629                         local_irq_save(flags);
630                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
631                                                 &pcp->list, 0);
632                         local_irq_restore(flags);
633                 }
634         }
635 }
636 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
637
638 #ifdef CONFIG_PM
639
640 void mark_free_pages(struct zone *zone)
641 {
642         unsigned long zone_pfn, flags;
643         int order;
644         struct list_head *curr;
645
646         if (!zone->spanned_pages)
647                 return;
648
649         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
650         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
651                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
652
653         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
654                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
655                         unsigned long start_pfn, i;
656
657                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
658
659                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
660                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
661         }
662         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
663 }
664
665 /*
666  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
667  */
668 void drain_local_pages(void)
669 {
670         unsigned long flags;
671
672         local_irq_save(flags);  
673         __drain_pages(smp_processor_id());
674         local_irq_restore(flags);       
675 }
676 #endif /* CONFIG_PM */
677
678 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z, int cpu)
679 {
680 #ifdef CONFIG_NUMA
681         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
682         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
683         struct per_cpu_pageset *p;
684
685         p = zone_pcp(z, cpu);
686         if (pg == orig) {
687                 p->numa_hit++;
688         } else {
689                 p->numa_miss++;
690                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
691         }
692         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
693                 p->local_node++;
694         else
695                 p->other_node++;
696 #endif
697 }
698
699 /*
700  * Free a 0-order page
701  */
702 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
703 {
704         struct zone *zone = page_zone(page);
705         struct per_cpu_pages *pcp;
706         unsigned long flags;
707
708         arch_free_page(page, 0);
709
710         if (PageAnon(page))
711                 page->mapping = NULL;
712         if (free_pages_check(page))
713                 return;
714
715         kernel_map_pages(page, 1, 0);
716
717         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
718         local_irq_save(flags);
719         __inc_page_state(pgfree);
720         list_add(&page->lru, &pcp->list);
721         pcp->count++;
722         if (pcp->count >= pcp->high)
723                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
724         local_irq_restore(flags);
725         put_cpu();
726 }
727
728 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
729 {
730         free_hot_cold_page(page, 0);
731 }
732         
733 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
734 {
735         free_hot_cold_page(page, 1);
736 }
737
738 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
739 {
740         int i;
741
742         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
743         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
744                 clear_highpage(page + i);
745 }
746
747 /*
748  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
749  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
750  * or two.
751  */
752 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
753                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
754 {
755         unsigned long flags;
756         struct page *page;
757         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
758         int cpu;
759
760 again:
761         cpu  = get_cpu();
762         if (order == 0) {
763                 struct per_cpu_pages *pcp;
764
765                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
766                 local_irq_save(flags);
767                 if (!pcp->count) {
768                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
769                                                 pcp->batch, &pcp->list);
770                         if (unlikely(!pcp->count))
771                                 goto failed;
772                 }
773                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
774                 list_del(&page->lru);
775                 pcp->count--;
776         } else {
777                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
778                 page = __rmqueue(zone, order);
779                 spin_unlock(&zone->lock);
780                 if (!page)
781                         goto failed;
782         }
783
784         __mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
785         zone_statistics(zonelist, zone, cpu);
786         local_irq_restore(flags);
787         put_cpu();
788
789         BUG_ON(bad_range(zone, page));
790         if (prep_new_page(page, order))
791                 goto again;
792
793         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
794                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
795
796         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
797                 prep_compound_page(page, order);
798         return page;
799
800 failed:
801         local_irq_restore(flags);
802         put_cpu();
803         return NULL;
804 }
805
806 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
807 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
808 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
809 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
810 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
811 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
812 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
813
814 /*
815  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
816  * of the allocation.
817  */
818 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
819                       int classzone_idx, int alloc_flags)
820 {
821         /* free_pages my go negative - that's OK */
822         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
823         int o;
824
825         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
826                 min -= min / 2;
827         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
828                 min -= min / 4;
829
830         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
831                 return 0;
832         for (o = 0; o < order; o++) {
833                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
834                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
835
836                 /* Require fewer higher order pages to be free */
837                 min >>= 1;
838
839                 if (free_pages <= min)
840                         return 0;
841         }
842         return 1;
843 }
844
845 /*
846  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
847  * a page.
848  */
849 static struct page *
850 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
851                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
852 {
853         struct zone **z = zonelist->zones;
854         struct page *page = NULL;
855         int classzone_idx = zone_idx(*z);
856
857         /*
858          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
859          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
860          */
861         do {
862                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
863                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
864                         continue;
865
866                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
867                         unsigned long mark;
868                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
869                                 mark = (*z)->pages_min;
870                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
871                                 mark = (*z)->pages_low;
872                         else
873                                 mark = (*z)->pages_high;
874                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
875                                     classzone_idx, alloc_flags))
876                                 continue;
877                 }
878
879                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
880                 if (page) {
881                         break;
882                 }
883         } while (*(++z) != NULL);
884         return page;
885 }
886
887 /*
888  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
889  */
890 struct page * fastcall
891 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
892                 struct zonelist *zonelist)
893 {
894         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
895         struct zone **z;
896         struct page *page;
897         struct reclaim_state reclaim_state;
898         struct task_struct *p = current;
899         int do_retry;
900         int alloc_flags;
901         int did_some_progress;
902
903         might_sleep_if(wait);
904
905 restart:
906         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
907
908         if (unlikely(*z == NULL)) {
909                 /* Should this ever happen?? */
910                 return NULL;
911         }
912
913         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
914                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
915         if (page)
916                 goto got_pg;
917
918         do {
919                 wakeup_kswapd(*z, order);
920         } while (*(++z));
921
922         /*
923          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
924          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
925          * to how we want to proceed.
926          *
927          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
928          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
929          * policy.
930          */
931         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
932         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
933                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
934         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
935                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
936         alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
937
938         /*
939          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
940          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
941          *
942          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
943          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
944          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
945          */
946         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
947         if (page)
948                 goto got_pg;
949
950         /* This allocation should allow future memory freeing. */
951
952         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
953                         && !in_interrupt()) {
954                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
955 nofail_alloc:
956                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
957                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
958                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
959                         if (page)
960                                 goto got_pg;
961                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
962                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
963                                 goto nofail_alloc;
964                         }
965                 }
966                 goto nopage;
967         }
968
969         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
970         if (!wait)
971                 goto nopage;
972
973 rebalance:
974         cond_resched();
975
976         /* We now go into synchronous reclaim */
977         p->flags |= PF_MEMALLOC;
978         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
979         p->reclaim_state = &reclaim_state;
980
981         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
982
983         p->reclaim_state = NULL;
984         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
985
986         cond_resched();
987
988         if (likely(did_some_progress)) {
989                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
990                                                 zonelist, alloc_flags);
991                 if (page)
992                         goto got_pg;
993         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
994                 /*
995                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
996                  * very high watermark here, this is only to catch
997                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
998                  * under heavy pressure.
999                  */
1000                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1001                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1002                 if (page)
1003                         goto got_pg;
1004
1005                 out_of_memory(gfp_mask, order);
1006                 goto restart;
1007         }
1008
1009         /*
1010          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1011          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1012          *
1013          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1014          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1015          */
1016         do_retry = 0;
1017         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1018                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1019                         do_retry = 1;
1020                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1021                         do_retry = 1;
1022         }
1023         if (do_retry) {
1024                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1025                 goto rebalance;
1026         }
1027
1028 nopage:
1029         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1030                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1031                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1032                         p->comm, order, gfp_mask);
1033                 dump_stack();
1034                 show_mem();
1035         }
1036 got_pg:
1037         return page;
1038 }
1039
1040 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1041
1042 /*
1043  * Common helper functions.
1044  */
1045 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1046 {
1047         struct page * page;
1048         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1049         if (!page)
1050                 return 0;
1051         return (unsigned long) page_address(page);
1052 }
1053
1054 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1055
1056 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1057 {
1058         struct page * page;
1059
1060         /*
1061          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1062          * a highmem page
1063          */
1064         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1065
1066         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1067         if (page)
1068                 return (unsigned long) page_address(page);
1069         return 0;
1070 }
1071
1072 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1073
1074 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1075 {
1076         int i = pagevec_count(pvec);
1077
1078         while (--i >= 0)
1079                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1080 }
1081
1082 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1083 {
1084         if (put_page_testzero(page)) {
1085                 if (order == 0)
1086                         free_hot_page(page);
1087                 else
1088                         __free_pages_ok(page, order);
1089         }
1090 }
1091
1092 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1093
1094 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1095 {
1096         if (addr != 0) {
1097                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1098                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1099         }
1100 }
1101
1102 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1103
1104 /*
1105  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1106  */
1107 unsigned int nr_free_pages(void)
1108 {
1109         unsigned int sum = 0;
1110         struct zone *zone;
1111
1112         for_each_zone(zone)
1113                 sum += zone->free_pages;
1114
1115         return sum;
1116 }
1117
1118 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1119
1120 #ifdef CONFIG_NUMA
1121 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1122 {
1123         unsigned int i, sum = 0;
1124
1125         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1126                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1127
1128         return sum;
1129 }
1130 #endif
1131
1132 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1133 {
1134         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1135         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1136         unsigned int sum = 0;
1137
1138         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1139         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1140         struct zone *zone;
1141
1142         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1143                 unsigned long size = zone->present_pages;
1144                 unsigned long high = zone->pages_high;
1145                 if (size > high)
1146                         sum += size - high;
1147         }
1148
1149         return sum;
1150 }
1151
1152 /*
1153  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1154  */
1155 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1156 {
1157         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1158 }
1159
1160 /*
1161  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1162  */
1163 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1164 {
1165         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1166 }
1167
1168 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1169 unsigned int nr_free_highpages (void)
1170 {
1171         pg_data_t *pgdat;
1172         unsigned int pages = 0;
1173
1174         for_each_pgdat(pgdat)
1175                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1176
1177         return pages;
1178 }
1179 #endif
1180
1181 #ifdef CONFIG_NUMA
1182 static void show_node(struct zone *zone)
1183 {
1184         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1185 }
1186 #else
1187 #define show_node(zone) do { } while (0)
1188 #endif
1189
1190 /*
1191  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1192  * The result is unavoidably approximate - it can change
1193  * during and after execution of this function.
1194  */
1195 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1196
1197 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1198 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1199 #ifdef CONFIG_SMP
1200 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1201 #endif
1202
1203 static void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1204 {
1205         int cpu = 0;
1206
1207         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1208         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1209
1210         cpu = first_cpu(*cpumask);
1211         while (cpu < NR_CPUS) {
1212                 unsigned long *in, *out, off;
1213
1214                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1215
1216                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1217
1218                 if (cpu < NR_CPUS)
1219                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1220
1221                 out = (unsigned long *)ret;
1222                 for (off = 0; off < nr; off++)
1223                         *out++ += *in++;
1224         }
1225 }
1226
1227 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1228 {
1229         int nr;
1230         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1231
1232         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1233         nr /= sizeof(unsigned long);
1234
1235         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1236 }
1237
1238 void get_page_state(struct page_state *ret)
1239 {
1240         int nr;
1241         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1242
1243         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1244         nr /= sizeof(unsigned long);
1245
1246         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1247 }
1248
1249 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1250 {
1251         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1252
1253         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1254 }
1255
1256 unsigned long read_page_state_offset(unsigned long offset)
1257 {
1258         unsigned long ret = 0;
1259         int cpu;
1260
1261         for_each_online_cpu(cpu) {
1262                 unsigned long in;
1263
1264                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1265                 ret += *((unsigned long *)in);
1266         }
1267         return ret;
1268 }
1269
1270 void __mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1271 {
1272         void *ptr;
1273
1274         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1275         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1276 }
1277 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state_offset);
1278
1279 void mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1280 {
1281         unsigned long flags;
1282         void *ptr;
1283
1284         local_irq_save(flags);
1285         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1286         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1287         local_irq_restore(flags);
1288 }
1289 EXPORT_SYMBOL(mod_page_state_offset);
1290
1291 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1292                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1293 {
1294         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1295         int i;
1296
1297         *active = 0;
1298         *inactive = 0;
1299         *free = 0;
1300         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1301                 *active += zones[i].nr_active;
1302                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1303                 *free += zones[i].free_pages;
1304         }
1305 }
1306
1307 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1308                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1309 {
1310         struct pglist_data *pgdat;
1311
1312         *active = 0;
1313         *inactive = 0;
1314         *free = 0;
1315         for_each_pgdat(pgdat) {
1316                 unsigned long l, m, n;
1317                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1318                 *active += l;
1319                 *inactive += m;
1320                 *free += n;
1321         }
1322 }
1323
1324 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1325 {
1326         val->totalram = totalram_pages;
1327         val->sharedram = 0;
1328         val->freeram = nr_free_pages();
1329         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1330 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1331         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1332         val->freehigh = nr_free_highpages();
1333 #else
1334         val->totalhigh = 0;
1335         val->freehigh = 0;
1336 #endif
1337         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1338 }
1339
1340 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1341
1342 #ifdef CONFIG_NUMA
1343 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1344 {
1345         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1346
1347         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1348         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1349         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1350         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1351         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1352 }
1353 #endif
1354
1355 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1356
1357 /*
1358  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1359  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1360  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1361  */
1362 void show_free_areas(void)
1363 {
1364         struct page_state ps;
1365         int cpu, temperature;
1366         unsigned long active;
1367         unsigned long inactive;
1368         unsigned long free;
1369         struct zone *zone;
1370
1371         for_each_zone(zone) {
1372                 show_node(zone);
1373                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1374
1375                 if (!populated_zone(zone)) {
1376                         printk(" empty\n");
1377                         continue;
1378                 } else
1379                         printk("\n");
1380
1381                 for_each_online_cpu(cpu) {
1382                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1383
1384                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1385
1386                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1387                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1388                                         cpu,
1389                                         temperature ? "cold" : "hot",
1390                                         pageset->pcp[temperature].high,
1391                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1392                                         pageset->pcp[temperature].count);
1393                 }
1394         }
1395
1396         get_page_state(&ps);
1397         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1398
1399         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1400                 K(nr_free_pages()),
1401                 K(nr_free_highpages()));
1402
1403         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1404                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1405                 active,
1406                 inactive,
1407                 ps.nr_dirty,
1408                 ps.nr_writeback,
1409                 ps.nr_unstable,
1410                 nr_free_pages(),
1411                 ps.nr_slab,
1412                 ps.nr_mapped,
1413                 ps.nr_page_table_pages);
1414
1415         for_each_zone(zone) {
1416                 int i;
1417
1418                 show_node(zone);
1419                 printk("%s"
1420                         " free:%lukB"
1421                         " min:%lukB"
1422                         " low:%lukB"
1423                         " high:%lukB"
1424                         " active:%lukB"
1425                         " inactive:%lukB"
1426                         " present:%lukB"
1427                         " pages_scanned:%lu"
1428                         " all_unreclaimable? %s"
1429                         "\n",
1430                         zone->name,
1431                         K(zone->free_pages),
1432                         K(zone->pages_min),
1433                         K(zone->pages_low),
1434                         K(zone->pages_high),
1435                         K(zone->nr_active),
1436                         K(zone->nr_inactive),
1437                         K(zone->present_pages),
1438                         zone->pages_scanned,
1439                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1440                         );
1441                 printk("lowmem_reserve[]:");
1442                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1443                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1444                 printk("\n");
1445         }
1446
1447         for_each_zone(zone) {
1448                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1449
1450                 show_node(zone);
1451                 printk("%s: ", zone->name);
1452                 if (!populated_zone(zone)) {
1453                         printk("empty\n");
1454                         continue;
1455                 }
1456
1457                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1458                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1459                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1460                         total += nr << order;
1461                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1462                 }
1463                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1464                 printk("= %lukB\n", K(total));
1465         }
1466
1467         show_swap_cache_info();
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Builds allocation fallback zone lists.
1472  *
1473  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1474  */
1475 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1476                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1477 {
1478         struct zone *zone;
1479
1480         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1481
1482         do {
1483                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1484                 if (populated_zone(zone)) {
1485 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1486                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1487 #endif
1488                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1489                         check_highest_zone(zone_type);
1490                 }
1491                 zone_type--;
1492
1493         } while (zone_type >= 0);
1494         return nr_zones;
1495 }
1496
1497 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1498 {
1499         int res = ZONE_NORMAL;
1500         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1501                 res = ZONE_HIGHMEM;
1502         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1503                 res = ZONE_DMA32;
1504         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1505                 res = ZONE_DMA;
1506         return res;
1507 }
1508
1509 #ifdef CONFIG_NUMA
1510 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1511 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1512 /**
1513  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1514  * @node: node whose fallback list we're appending
1515  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1516  *
1517  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1518  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1519  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1520  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1521  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1522  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1523  * on them otherwise.
1524  * It returns -1 if no node is found.
1525  */
1526 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1527 {
1528         int i, n, val;
1529         int min_val = INT_MAX;
1530         int best_node = -1;
1531
1532         for_each_online_node(i) {
1533                 cpumask_t tmp;
1534
1535                 /* Start from local node */
1536                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1537
1538                 /* Don't want a node to appear more than once */
1539                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1540                         continue;
1541
1542                 /* Use the local node if we haven't already */
1543                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1544                         best_node = node;
1545                         break;
1546                 }
1547
1548                 /* Use the distance array to find the distance */
1549                 val = node_distance(node, n);
1550
1551                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1552                 tmp = node_to_cpumask(n);
1553                 if (!cpus_empty(tmp))
1554                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1555
1556                 /* Slight preference for less loaded node */
1557                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1558                 val += node_load[n];
1559
1560                 if (val < min_val) {
1561                         min_val = val;
1562                         best_node = n;
1563                 }
1564         }
1565
1566         if (best_node >= 0)
1567                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1568
1569         return best_node;
1570 }
1571
1572 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1573 {
1574         int i, j, k, node, local_node;
1575         int prev_node, load;
1576         struct zonelist *zonelist;
1577         nodemask_t used_mask;
1578
1579         /* initialize zonelists */
1580         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1581                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1582                 zonelist->zones[0] = NULL;
1583         }
1584
1585         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1586         local_node = pgdat->node_id;
1587         load = num_online_nodes();
1588         prev_node = local_node;
1589         nodes_clear(used_mask);
1590         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1591                 /*
1592                  * We don't want to pressure a particular node.
1593                  * So adding penalty to the first node in same
1594                  * distance group to make it round-robin.
1595                  */
1596                 if (node_distance(local_node, node) !=
1597                                 node_distance(local_node, prev_node))
1598                         node_load[node] += load;
1599                 prev_node = node;
1600                 load--;
1601                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1602                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1603                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1604
1605                         k = highest_zone(i);
1606
1607                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1608                         zonelist->zones[j] = NULL;
1609                 }
1610         }
1611 }
1612
1613 #else   /* CONFIG_NUMA */
1614
1615 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1616 {
1617         int i, j, k, node, local_node;
1618
1619         local_node = pgdat->node_id;
1620         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1621                 struct zonelist *zonelist;
1622
1623                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1624
1625                 j = 0;
1626                 k = highest_zone(i);
1627                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1628                 /*
1629                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1630                  * of all the other nodes.
1631                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1632                  * building the zones for node N, we make sure that the
1633                  * zones coming right after the local ones are those from
1634                  * node N+1 (modulo N)
1635                  */
1636                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1637                         if (!node_online(node))
1638                                 continue;
1639                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1640                 }
1641                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1642                         if (!node_online(node))
1643                                 continue;
1644                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1645                 }
1646
1647                 zonelist->zones[j] = NULL;
1648         }
1649 }
1650
1651 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1652
1653 void __init build_all_zonelists(void)
1654 {
1655         int i;
1656
1657         for_each_online_node(i)
1658                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1659         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1660         cpuset_init_current_mems_allowed();
1661 }
1662
1663 /*
1664  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1665  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1666  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1667  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1668  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1669  * conservative, even though it seems large.
1670  *
1671  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1672  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1673  */
1674 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1675
1676 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1677 {
1678         unsigned long size = 1;
1679
1680         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1681
1682         while (size < pages)
1683                 size <<= 1;
1684
1685         /*
1686          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1687          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1688          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1689          */
1690         size = min(size, 4096UL);
1691
1692         return max(size, 4UL);
1693 }
1694
1695 /*
1696  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1697  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1698  * hash function before the remainder is taken.
1699  */
1700 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1701 {
1702         return ffz(~size);
1703 }
1704
1705 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1706
1707 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1708                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1709 {
1710         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1711         int i;
1712
1713         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1714                 totalpages += zones_size[i];
1715         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1716
1717         realtotalpages = totalpages;
1718         if (zholes_size)
1719                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1720                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1721         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1722         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1723 }
1724
1725
1726 /*
1727  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1728  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1729  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1730  */
1731 void __devinit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1732                 unsigned long start_pfn)
1733 {
1734         struct page *page;
1735         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1736         unsigned long pfn;
1737
1738         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1739                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1740                         continue;
1741                 page = pfn_to_page(pfn);
1742                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1743                 set_page_count(page, 1);
1744                 reset_page_mapcount(page);
1745                 SetPageReserved(page);
1746                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1747 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1748                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1749                 if (!is_highmem_idx(zone))
1750                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1751 #endif
1752         }
1753 }
1754
1755 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1756                                 unsigned long size)
1757 {
1758         int order;
1759         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1760                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1761                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1762         }
1763 }
1764
1765 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1766 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1767                 unsigned long size)
1768 {
1769         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1770         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1771
1772         if (FLAGS_HAS_NODE)
1773                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1774         else
1775                 for (; snum <= end; snum++)
1776                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1777 }
1778
1779 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1780 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1781         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1782 #endif
1783
1784 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1785 {
1786         int batch;
1787
1788         /*
1789          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1790          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1791          *
1792          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1793          */
1794         batch = zone->present_pages / 1024;
1795         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1796                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1797         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1798         if (batch < 1)
1799                 batch = 1;
1800
1801         /*
1802          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1803          * of 2 value was found to be more likely to have
1804          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1805          *
1806          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1807          * batches of pages, one task can end up with a lot
1808          * of pages of one half of the possible page colors
1809          * and the other with pages of the other colors.
1810          */
1811         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1812
1813         return batch;
1814 }
1815
1816 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1817 {
1818         struct per_cpu_pages *pcp;
1819
1820         memset(p, 0, sizeof(*p));
1821
1822         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1823         pcp->count = 0;
1824         pcp->high = 6 * batch;
1825         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1826         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1827
1828         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1829         pcp->count = 0;
1830         pcp->high = 2 * batch;
1831         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1832         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1833 }
1834
1835 /*
1836  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1837  * to the value high for the pageset p.
1838  */
1839
1840 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1841                                 unsigned long high)
1842 {
1843         struct per_cpu_pages *pcp;
1844
1845         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1846         pcp->high = high;
1847         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1848         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1849                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1850 }
1851
1852
1853 #ifdef CONFIG_NUMA
1854 /*
1855  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1856  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1857  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1858  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1859  * with interrupts disabled.
1860  *
1861  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1862  *
1863  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1864  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1865  * hotplugged processors.
1866  *
1867  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1868  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1869  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1870  */
1871 static struct per_cpu_pageset
1872         boot_pageset[NR_CPUS];
1873
1874 /*
1875  * Dynamically allocate memory for the
1876  * per cpu pageset array in struct zone.
1877  */
1878 static int __devinit process_zones(int cpu)
1879 {
1880         struct zone *zone, *dzone;
1881
1882         for_each_zone(zone) {
1883
1884                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1885                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1886                 if (!zone->pageset[cpu])
1887                         goto bad;
1888
1889                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1890
1891                 if (percpu_pagelist_fraction)
1892                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1893                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1894         }
1895
1896         return 0;
1897 bad:
1898         for_each_zone(dzone) {
1899                 if (dzone == zone)
1900                         break;
1901                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1902                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1903         }
1904         return -ENOMEM;
1905 }
1906
1907 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1908 {
1909         struct zone *zone;
1910
1911         for_each_zone(zone) {
1912                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1913
1914                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1915                 kfree(pset);
1916         }
1917 }
1918
1919 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1920                 unsigned long action,
1921                 void *hcpu)
1922 {
1923         int cpu = (long)hcpu;
1924         int ret = NOTIFY_OK;
1925
1926         switch (action) {
1927                 case CPU_UP_PREPARE:
1928                         if (process_zones(cpu))
1929                                 ret = NOTIFY_BAD;
1930                         break;
1931                 case CPU_UP_CANCELED:
1932                 case CPU_DEAD:
1933                         free_zone_pagesets(cpu);
1934                         break;
1935                 default:
1936                         break;
1937         }
1938         return ret;
1939 }
1940
1941 static struct notifier_block pageset_notifier =
1942         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1943
1944 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1945 {
1946         int err;
1947
1948         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1949          * A cpuup callback will do this for every cpu
1950          * as it comes online
1951          */
1952         err = process_zones(smp_processor_id());
1953         BUG_ON(err);
1954         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1955 }
1956
1957 #endif
1958
1959 static __devinit
1960 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1961 {
1962         int i;
1963         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1964
1965         /*
1966          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1967          * per zone.
1968          */
1969         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1970         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1971         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1972                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1973                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1974
1975         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1976                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1977 }
1978
1979 static __devinit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1980 {
1981         int cpu;
1982         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1983
1984         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1985 #ifdef CONFIG_NUMA
1986                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1987                 zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1988                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1989 #else
1990                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1991 #endif
1992         }
1993         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1994                 zone->name, zone->present_pages, batch);
1995 }
1996
1997 static __devinit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1998                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
1999 {
2000         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2001
2002         zone_wait_table_init(zone, size);
2003         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2004
2005         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
2006         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2007
2008         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2009
2010         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2011 }
2012
2013 /*
2014  * Set up the zone data structures:
2015  *   - mark all pages reserved
2016  *   - mark all memory queues empty
2017  *   - clear the memory bitmaps
2018  */
2019 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2020                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2021 {
2022         unsigned long j;
2023         int nid = pgdat->node_id;
2024         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2025
2026         pgdat_resize_init(pgdat);
2027         pgdat->nr_zones = 0;
2028         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2029         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2030         
2031         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2032                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2033                 unsigned long size, realsize;
2034
2035                 realsize = size = zones_size[j];
2036                 if (zholes_size)
2037                         realsize -= zholes_size[j];
2038
2039                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2040                         nr_kernel_pages += realsize;
2041                 nr_all_pages += realsize;
2042
2043                 zone->spanned_pages = size;
2044                 zone->present_pages = realsize;
2045                 zone->name = zone_names[j];
2046                 spin_lock_init(&zone->lock);
2047                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2048                 zone_seqlock_init(zone);
2049                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2050                 zone->free_pages = 0;
2051
2052                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2053
2054                 zone_pcp_init(zone);
2055                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2056                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2057                 zone->nr_scan_active = 0;
2058                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2059                 zone->nr_active = 0;
2060                 zone->nr_inactive = 0;
2061                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2062                 if (!size)
2063                         continue;
2064
2065                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2066                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2067                 zone_start_pfn += size;
2068         }
2069 }
2070
2071 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2072 {
2073         /* Skip empty nodes */
2074         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2075                 return;
2076
2077 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2078         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2079         if (!pgdat->node_mem_map) {
2080                 unsigned long size;
2081                 struct page *map;
2082
2083                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2084                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2085                 if (!map)
2086                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2087                 pgdat->node_mem_map = map;
2088         }
2089 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2090         /*
2091          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2092          */
2093         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2094                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2095 #endif
2096 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2097 }
2098
2099 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2100                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2101                 unsigned long *zholes_size)
2102 {
2103         pgdat->node_id = nid;
2104         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2105         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2106
2107         alloc_node_mem_map(pgdat);
2108
2109         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2110 }
2111
2112 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2113 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2114 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2115
2116 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2117 #endif
2118
2119 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2120 {
2121         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2122                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2123 }
2124
2125 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2126
2127 #include <linux/seq_file.h>
2128
2129 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2130 {
2131         pg_data_t *pgdat;
2132         loff_t node = *pos;
2133
2134         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2135                 --node;
2136
2137         return pgdat;
2138 }
2139
2140 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2141 {
2142         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2143
2144         (*pos)++;
2145         return pgdat->pgdat_next;
2146 }
2147
2148 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2149 {
2150 }
2151
2152 /* 
2153  * This walks the free areas for each zone.
2154  */
2155 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2156 {
2157         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2158         struct zone *zone;
2159         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2160         unsigned long flags;
2161         int order;
2162
2163         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2164                 if (!populated_zone(zone))
2165                         continue;
2166
2167                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2168                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2169                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2170                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2171                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2172                 seq_putc(m, '\n');
2173         }
2174         return 0;
2175 }
2176
2177 struct seq_operations fragmentation_op = {
2178         .start  = frag_start,
2179         .next   = frag_next,
2180         .stop   = frag_stop,
2181         .show   = frag_show,
2182 };
2183
2184 /*
2185  * Output information about zones in @pgdat.
2186  */
2187 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2188 {
2189         pg_data_t *pgdat = arg;
2190         struct zone *zone;
2191         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2192         unsigned long flags;
2193
2194         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2195                 int i;
2196
2197                 if (!populated_zone(zone))
2198                         continue;
2199
2200                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2201                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2202                 seq_printf(m,
2203                            "\n  pages free     %lu"
2204                            "\n        min      %lu"
2205                            "\n        low      %lu"
2206                            "\n        high     %lu"
2207                            "\n        active   %lu"
2208                            "\n        inactive %lu"
2209                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2210                            "\n        spanned  %lu"
2211                            "\n        present  %lu",
2212                            zone->free_pages,
2213                            zone->pages_min,
2214                            zone->pages_low,
2215                            zone->pages_high,
2216                            zone->nr_active,
2217                            zone->nr_inactive,
2218                            zone->pages_scanned,
2219                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2220                            zone->spanned_pages,
2221                            zone->present_pages);
2222                 seq_printf(m,
2223                            "\n        protection: (%lu",
2224                            zone->lowmem_reserve[0]);
2225                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2226                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2227                 seq_printf(m,
2228                            ")"
2229                            "\n  pagesets");
2230                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2231                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2232                         int j;
2233
2234                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2235                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2236                                 if (pageset->pcp[j].count)
2237                                         break;
2238                         }
2239                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2240                                 continue;
2241                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2242                                 seq_printf(m,
2243                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2244                                            "\n              count: %i"
2245                                            "\n              high:  %i"
2246                                            "\n              batch: %i",
2247                                            i, j,
2248                                            pageset->pcp[j].count,
2249                                            pageset->pcp[j].high,
2250                                            pageset->pcp[j].batch);
2251                         }
2252 #ifdef CONFIG_NUMA
2253                         seq_printf(m,
2254                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2255                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2256                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2257                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2258                                    "\n            local_node:     %lu"
2259                                    "\n            other_node:     %lu",
2260                                    pageset->numa_hit,
2261                                    pageset->numa_miss,
2262                                    pageset->numa_foreign,
2263                                    pageset->interleave_hit,
2264                                    pageset->local_node,
2265                                    pageset->other_node);
2266 #endif
2267                 }
2268                 seq_printf(m,
2269                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2270                            "\n  prev_priority:     %i"
2271                            "\n  temp_priority:     %i"
2272                            "\n  start_pfn:         %lu",
2273                            zone->all_unreclaimable,
2274                            zone->prev_priority,
2275                            zone->temp_priority,
2276                            zone->zone_start_pfn);
2277                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2278                 seq_putc(m, '\n');
2279         }
2280         return 0;
2281 }
2282
2283 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2284         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2285                                * fragmentation. */
2286         .next   = frag_next,
2287         .stop   = frag_stop,
2288         .show   = zoneinfo_show,
2289 };
2290
2291 static char *vmstat_text[] = {
2292         "nr_dirty",
2293         "nr_writeback",
2294         "nr_unstable",
2295         "nr_page_table_pages",
2296         "nr_mapped",
2297         "nr_slab",
2298
2299         "pgpgin",
2300         "pgpgout",
2301         "pswpin",
2302         "pswpout",
2303
2304         "pgalloc_high",
2305         "pgalloc_normal",
2306         "pgalloc_dma32",
2307         "pgalloc_dma",
2308
2309         "pgfree",
2310         "pgactivate",
2311         "pgdeactivate",
2312
2313         "pgfault",
2314         "pgmajfault",
2315
2316         "pgrefill_high",
2317         "pgrefill_normal",
2318         "pgrefill_dma32",
2319         "pgrefill_dma",
2320
2321         "pgsteal_high",
2322         "pgsteal_normal",
2323         "pgsteal_dma32",
2324         "pgsteal_dma",
2325
2326         "pgscan_kswapd_high",
2327         "pgscan_kswapd_normal",
2328         "pgscan_kswapd_dma32",
2329         "pgscan_kswapd_dma",
2330
2331         "pgscan_direct_high",
2332         "pgscan_direct_normal",
2333         "pgscan_direct_dma32",
2334         "pgscan_direct_dma",
2335
2336         "pginodesteal",
2337         "slabs_scanned",
2338         "kswapd_steal",
2339         "kswapd_inodesteal",
2340         "pageoutrun",
2341         "allocstall",
2342
2343         "pgrotated",
2344         "nr_bounce",
2345 };
2346
2347 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2348 {
2349         struct page_state *ps;
2350
2351         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2352                 return NULL;
2353
2354         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2355         m->private = ps;
2356         if (!ps)
2357                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2358         get_full_page_state(ps);
2359         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2360         ps->pgpgout /= 2;
2361         return (unsigned long *)ps + *pos;
2362 }
2363
2364 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2365 {
2366         (*pos)++;
2367         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2368                 return NULL;
2369         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2370 }
2371
2372 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2373 {
2374         unsigned long *l = arg;
2375         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2376
2377         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2378         return 0;
2379 }
2380
2381 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2382 {
2383         kfree(m->private);
2384         m->private = NULL;
2385 }
2386
2387 struct seq_operations vmstat_op = {
2388         .start  = vmstat_start,
2389         .next   = vmstat_next,
2390         .stop   = vmstat_stop,
2391         .show   = vmstat_show,
2392 };
2393
2394 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2395
2396 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2397 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2398                                  unsigned long action, void *hcpu)
2399 {
2400         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2401         long *count;
2402         unsigned long *src, *dest;
2403
2404         if (action == CPU_DEAD) {
2405                 int i;
2406
2407                 /* Drain local pagecache count. */
2408                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2409                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2410                 *count = 0;
2411                 local_irq_disable();
2412                 __drain_pages(cpu);
2413
2414                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2415                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2416                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2417
2418                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2419                                 i++) {
2420                         dest[i] += src[i];
2421                         src[i] = 0;
2422                 }
2423
2424                 local_irq_enable();
2425         }
2426         return NOTIFY_OK;
2427 }
2428 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2429
2430 void __init page_alloc_init(void)
2431 {
2432         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2433 }
2434
2435 /*
2436  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2437  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2438  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2439  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2440  */
2441 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2442 {
2443         struct pglist_data *pgdat;
2444         int j, idx;
2445
2446         for_each_pgdat(pgdat) {
2447                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2448                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2449                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2450
2451                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2452
2453                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2454                                 struct zone *lower_zone;
2455
2456                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2457                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2458
2459                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2460                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2461                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2462                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2463                         }
2464                 }
2465         }
2466 }
2467
2468 /*
2469  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2470  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2471  *      with respect to min_free_kbytes.
2472  */
2473 void setup_per_zone_pages_min(void)
2474 {
2475         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2476         unsigned long lowmem_pages = 0;
2477         struct zone *zone;
2478         unsigned long flags;
2479
2480         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2481         for_each_zone(zone) {
2482                 if (!is_highmem(zone))
2483                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2484         }
2485
2486         for_each_zone(zone) {
2487                 unsigned long tmp;
2488                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2489                 tmp = (pages_min * zone->present_pages) / lowmem_pages;
2490                 if (is_highmem(zone)) {
2491                         /*
2492                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2493                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2494                          * value here.
2495                          *
2496                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2497                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2498                          * not be capped for highmem.
2499                          */
2500                         int min_pages;
2501
2502                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2503                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2504                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2505                         if (min_pages > 128)
2506                                 min_pages = 128;
2507                         zone->pages_min = min_pages;
2508                 } else {
2509                         /*
2510                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2511                          * proportionate to the zone's size.
2512                          */
2513                         zone->pages_min = tmp;
2514                 }
2515
2516                 zone->pages_low   = zone->pages_min + tmp / 4;
2517                 zone->pages_high  = zone->pages_min + tmp / 2;
2518                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2519         }
2520 }
2521
2522 /*
2523  * Initialise min_free_kbytes.
2524  *
2525  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2526  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2527  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2528  *
2529  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2530  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2531  *
2532  * which yields
2533  *
2534  * 16MB:        512k
2535  * 32MB:        724k
2536  * 64MB:        1024k
2537  * 128MB:       1448k
2538  * 256MB:       2048k
2539  * 512MB:       2896k
2540  * 1024MB:      4096k
2541  * 2048MB:      5792k
2542  * 4096MB:      8192k
2543  * 8192MB:      11584k
2544  * 16384MB:     16384k
2545  */
2546 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2547 {
2548         unsigned long lowmem_kbytes;
2549
2550         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2551
2552         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2553         if (min_free_kbytes < 128)
2554                 min_free_kbytes = 128;
2555         if (min_free_kbytes > 65536)
2556                 min_free_kbytes = 65536;
2557         setup_per_zone_pages_min();
2558         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2559         return 0;
2560 }
2561 module_init(init_per_zone_pages_min)
2562
2563 /*
2564  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2565  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2566  *      changes.
2567  */
2568 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2569         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2570 {
2571         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2572         setup_per_zone_pages_min();
2573         return 0;
2574 }
2575
2576 /*
2577  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2578  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2579  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2580  *
2581  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2582  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2583  * if in function of the boot time zone sizes.
2584  */
2585 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2586         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2587 {
2588         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2589         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2590         return 0;
2591 }
2592
2593 /*
2594  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2595  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2596  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2597  */
2598
2599 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2600         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2601 {
2602         struct zone *zone;
2603         unsigned int cpu;
2604         int ret;
2605
2606         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2607         if (!write || (ret == -EINVAL))
2608                 return ret;
2609         for_each_zone(zone) {
2610                 for_each_online_cpu(cpu) {
2611                         unsigned long  high;
2612                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2613                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2614                 }
2615         }
2616         return 0;
2617 }
2618
2619 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2620
2621 #ifdef CONFIG_NUMA
2622 static int __init set_hashdist(char *str)
2623 {
2624         if (!str)
2625                 return 0;
2626         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2627         return 1;
2628 }
2629 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2630 #endif
2631
2632 /*
2633  * allocate a large system hash table from bootmem
2634  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2635  *   quantity of entries
2636  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2637  */
2638 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2639                                      unsigned long bucketsize,
2640                                      unsigned long numentries,
2641                                      int scale,
2642                                      int flags,
2643                                      unsigned int *_hash_shift,
2644                                      unsigned int *_hash_mask,
2645                                      unsigned long limit)
2646 {
2647         unsigned long long max = limit;
2648         unsigned long log2qty, size;
2649         void *table = NULL;
2650
2651         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2652         if (!numentries) {
2653                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2654                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2655                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2656                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2657                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2658
2659                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2660                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2661                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2662                 else
2663                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2664         }
2665         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2666         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2667
2668         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2669         if (max == 0) {
2670                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2671                 do_div(max, bucketsize);
2672         }
2673
2674         if (numentries > max)
2675                 numentries = max;
2676
2677         log2qty = long_log2(numentries);
2678
2679         do {
2680                 size = bucketsize << log2qty;
2681                 if (flags & HASH_EARLY)
2682                         table = alloc_bootmem(size);
2683                 else if (hashdist)
2684                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2685                 else {
2686                         unsigned long order;
2687                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2688                                 ;
2689                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2690                 }
2691         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2692
2693         if (!table)
2694                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2695
2696         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2697                tablename,
2698                (1U << log2qty),
2699                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2700                size);
2701
2702         if (_hash_shift)
2703                 *_hash_shift = log2qty;
2704         if (_hash_mask)
2705                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2706
2707         return table;
2708 }