[PATCH] Light weight event counters
[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 #include <linux/stop_machine.h>
41
42 #include <asm/tlbflush.h>
43 #include <asm/div64.h>
44 #include "internal.h"
45
46 /*
47  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
48  * initializer cleaner
49  */
50 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
51 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
52 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
53 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
54 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
55 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
56 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
57 long nr_swap_pages;
58 int percpu_pagelist_fraction;
59
60 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
61
62 /*
63  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
64  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
65  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
66  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
67  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
68  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
69  *
70  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
71  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
72  */
73 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
74
75 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
76
77 /*
78  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
79  * id is encoded in the upper bits of page->flags
80  */
81 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
82 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
83
84 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
85 int min_free_kbytes = 1024;
86
87 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
88 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
89
90 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
91 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
92 {
93         int ret = 0;
94         unsigned seq;
95         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
96
97         do {
98                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
99                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
100                         ret = 1;
101                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
102                         ret = 1;
103         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
104
105         return ret;
106 }
107
108 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
109 {
110 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
111         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
112                 return 0;
113 #endif
114         if (zone != page_zone(page))
115                 return 0;
116
117         return 1;
118 }
119 /*
120  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
121  */
122 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
123 {
124         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
125                 return 1;
126         if (!page_is_consistent(zone, page))
127                 return 1;
128
129         return 0;
130 }
131
132 #else
133 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
134 {
135         return 0;
136 }
137 #endif
138
139 static void bad_page(struct page *page)
140 {
141         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
142                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
143                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
144                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
145                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
146                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
147                 page_mapcount(page), page_count(page));
148         dump_stack();
149         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
150                         1 << PG_private |
151                         1 << PG_locked  |
152                         1 << PG_active  |
153                         1 << PG_dirty   |
154                         1 << PG_reclaim |
155                         1 << PG_slab    |
156                         1 << PG_swapcache |
157                         1 << PG_writeback |
158                         1 << PG_buddy );
159         set_page_count(page, 0);
160         reset_page_mapcount(page);
161         page->mapping = NULL;
162         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
163 }
164
165 /*
166  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
167  *
168  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
169  *
170  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
171  *
172  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
173  * the head page (even the head page has this).
174  *
175  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
176  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
177  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
178  */
179
180 static void free_compound_page(struct page *page)
181 {
182         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
183 }
184
185 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
186 {
187         int i;
188         int nr_pages = 1 << order;
189
190         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
191         page[1].lru.prev = (void *)order;
192         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
193                 struct page *p = page + i;
194
195                 __SetPageCompound(p);
196                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
197         }
198 }
199
200 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
201 {
202         int i;
203         int nr_pages = 1 << order;
204
205         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
206                 bad_page(page);
207
208         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
209                 struct page *p = page + i;
210
211                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
212                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
213                         bad_page(page);
214                 __ClearPageCompound(p);
215         }
216 }
217
218 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
219 {
220         int i;
221
222         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
223         /*
224          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
225          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
226          */
227         BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
228         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
229                 clear_highpage(page + i);
230 }
231
232 /*
233  * function for dealing with page's order in buddy system.
234  * zone->lock is already acquired when we use these.
235  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
236  */
237 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
238 {
239         return page_private(page);
240 }
241
242 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
243 {
244         set_page_private(page, order);
245         __SetPageBuddy(page);
246 }
247
248 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
249 {
250         __ClearPageBuddy(page);
251         set_page_private(page, 0);
252 }
253
254 /*
255  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
256  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
257  *
258  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
259  * the following equation:
260  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
261  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
262  * 1 buddy is #10:
263  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
264  *
265  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
266  * satisfies the following equation:
267  *     P = B & ~(1 << O)
268  *
269  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
270  */
271 static inline struct page *
272 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
273 {
274         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
275
276         return page + (buddy_idx - page_idx);
277 }
278
279 static inline unsigned long
280 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
281 {
282         return (page_idx & ~(1 << order));
283 }
284
285 /*
286  * This function checks whether a page is free && is the buddy
287  * we can do coalesce a page and its buddy if
288  * (a) the buddy is not in a hole &&
289  * (b) the buddy is in the buddy system &&
290  * (c) a page and its buddy have the same order &&
291  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
292  *
293  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
294  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
295  *
296  * For recording page's order, we use page_private(page).
297  */
298 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
299                                                                 int order)
300 {
301 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
302         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
303                 return 0;
304 #endif
305
306         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
307                 return 0;
308
309         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
310                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
311                 return 1;
312         }
313         return 0;
314 }
315
316 /*
317  * Freeing function for a buddy system allocator.
318  *
319  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
320  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
321  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
322  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
323  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
324  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
325  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
326  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
327  * parts of the VM system.
328  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
329  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
330  * order is recorded in page_private(page) field.
331  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
332  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
333  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
334  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
335  * triggers coalescing into a block of larger size.            
336  *
337  * -- wli
338  */
339
340 static inline void __free_one_page(struct page *page,
341                 struct zone *zone, unsigned int order)
342 {
343         unsigned long page_idx;
344         int order_size = 1 << order;
345
346         if (unlikely(PageCompound(page)))
347                 destroy_compound_page(page, order);
348
349         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
350
351         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
352         BUG_ON(bad_range(zone, page));
353
354         zone->free_pages += order_size;
355         while (order < MAX_ORDER-1) {
356                 unsigned long combined_idx;
357                 struct free_area *area;
358                 struct page *buddy;
359
360                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
361                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
362                         break;          /* Move the buddy up one level. */
363
364                 list_del(&buddy->lru);
365                 area = zone->free_area + order;
366                 area->nr_free--;
367                 rmv_page_order(buddy);
368                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
369                 page = page + (combined_idx - page_idx);
370                 page_idx = combined_idx;
371                 order++;
372         }
373         set_page_order(page, order);
374         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
375         zone->free_area[order].nr_free++;
376 }
377
378 static inline int free_pages_check(struct page *page)
379 {
380         if (unlikely(page_mapcount(page) |
381                 (page->mapping != NULL)  |
382                 (page_count(page) != 0)  |
383                 (page->flags & (
384                         1 << PG_lru     |
385                         1 << PG_private |
386                         1 << PG_locked  |
387                         1 << PG_active  |
388                         1 << PG_reclaim |
389                         1 << PG_slab    |
390                         1 << PG_swapcache |
391                         1 << PG_writeback |
392                         1 << PG_reserved |
393                         1 << PG_buddy ))))
394                 bad_page(page);
395         if (PageDirty(page))
396                 __ClearPageDirty(page);
397         /*
398          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
399          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
400          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
401          */
402         return PageReserved(page);
403 }
404
405 /*
406  * Frees a list of pages. 
407  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
408  * count is the number of pages to free.
409  *
410  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
411  * see if this freeing clears that state.
412  *
413  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
414  * pinned" detection logic.
415  */
416 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
417                                         struct list_head *list, int order)
418 {
419         spin_lock(&zone->lock);
420         zone->all_unreclaimable = 0;
421         zone->pages_scanned = 0;
422         while (count--) {
423                 struct page *page;
424
425                 BUG_ON(list_empty(list));
426                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
427                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
428                 list_del(&page->lru);
429                 __free_one_page(page, zone, order);
430         }
431         spin_unlock(&zone->lock);
432 }
433
434 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
435 {
436         LIST_HEAD(list);
437         list_add(&page->lru, &list);
438         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
439 }
440
441 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
442 {
443         unsigned long flags;
444         int i;
445         int reserved = 0;
446
447         arch_free_page(page, order);
448         if (!PageHighMem(page))
449                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
450                                            PAGE_SIZE<<order);
451
452         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
453                 reserved += free_pages_check(page + i);
454         if (reserved)
455                 return;
456
457         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
458         local_irq_save(flags);
459         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
460         free_one_page(page_zone(page), page, order);
461         local_irq_restore(flags);
462 }
463
464 /*
465  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
466  */
467 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
468 {
469         if (order == 0) {
470                 __ClearPageReserved(page);
471                 set_page_count(page, 0);
472                 set_page_refcounted(page);
473                 __free_page(page);
474         } else {
475                 int loop;
476
477                 prefetchw(page);
478                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
479                         struct page *p = &page[loop];
480
481                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
482                                 prefetchw(p + 1);
483                         __ClearPageReserved(p);
484                         set_page_count(p, 0);
485                 }
486
487                 set_page_refcounted(page);
488                 __free_pages(page, order);
489         }
490 }
491
492
493 /*
494  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
495  * Please do not alter this order without good reasons and regression
496  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
497  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
498  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
499  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
500  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
501  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
502  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
503  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
504  *
505  * -- wli
506  */
507 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
508         int low, int high, struct free_area *area)
509 {
510         unsigned long size = 1 << high;
511
512         while (high > low) {
513                 area--;
514                 high--;
515                 size >>= 1;
516                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
517                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
518                 area->nr_free++;
519                 set_page_order(&page[size], high);
520         }
521 }
522
523 /*
524  * This page is about to be returned from the page allocator
525  */
526 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
527 {
528         if (unlikely(page_mapcount(page) |
529                 (page->mapping != NULL)  |
530                 (page_count(page) != 0)  |
531                 (page->flags & (
532                         1 << PG_lru     |
533                         1 << PG_private |
534                         1 << PG_locked  |
535                         1 << PG_active  |
536                         1 << PG_dirty   |
537                         1 << PG_reclaim |
538                         1 << PG_slab    |
539                         1 << PG_swapcache |
540                         1 << PG_writeback |
541                         1 << PG_reserved |
542                         1 << PG_buddy ))))
543                 bad_page(page);
544
545         /*
546          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
547          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
548          */
549         if (PageReserved(page))
550                 return 1;
551
552         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
553                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
554                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
555         set_page_private(page, 0);
556         set_page_refcounted(page);
557         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
558
559         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
560                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
561
562         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
563                 prep_compound_page(page, order);
564
565         return 0;
566 }
567
568 /* 
569  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
570  * Call me with the zone->lock already held.
571  */
572 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
573 {
574         struct free_area * area;
575         unsigned int current_order;
576         struct page *page;
577
578         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
579                 area = zone->free_area + current_order;
580                 if (list_empty(&area->free_list))
581                         continue;
582
583                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
584                 list_del(&page->lru);
585                 rmv_page_order(page);
586                 area->nr_free--;
587                 zone->free_pages -= 1UL << order;
588                 expand(zone, page, order, current_order, area);
589                 return page;
590         }
591
592         return NULL;
593 }
594
595 /* 
596  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
597  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
598  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
599  */
600 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
601                         unsigned long count, struct list_head *list)
602 {
603         int i;
604         
605         spin_lock(&zone->lock);
606         for (i = 0; i < count; ++i) {
607                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
608                 if (unlikely(page == NULL))
609                         break;
610                 list_add_tail(&page->lru, list);
611         }
612         spin_unlock(&zone->lock);
613         return i;
614 }
615
616 #ifdef CONFIG_NUMA
617 /*
618  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
619  * belong to the currently executing processor.
620  * Note that this function must be called with the thread pinned to
621  * a single processor.
622  */
623 void drain_node_pages(int nodeid)
624 {
625         int i, z;
626         unsigned long flags;
627
628         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
629                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
630                 struct per_cpu_pageset *pset;
631
632                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
633                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
634                         struct per_cpu_pages *pcp;
635
636                         pcp = &pset->pcp[i];
637                         if (pcp->count) {
638                                 local_irq_save(flags);
639                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
640                                 pcp->count = 0;
641                                 local_irq_restore(flags);
642                         }
643                 }
644         }
645 }
646 #endif
647
648 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
649 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
650 {
651         unsigned long flags;
652         struct zone *zone;
653         int i;
654
655         for_each_zone(zone) {
656                 struct per_cpu_pageset *pset;
657
658                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
659                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
660                         struct per_cpu_pages *pcp;
661
662                         pcp = &pset->pcp[i];
663                         local_irq_save(flags);
664                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
665                         pcp->count = 0;
666                         local_irq_restore(flags);
667                 }
668         }
669 }
670 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
671
672 #ifdef CONFIG_PM
673
674 void mark_free_pages(struct zone *zone)
675 {
676         unsigned long zone_pfn, flags;
677         int order;
678         struct list_head *curr;
679
680         if (!zone->spanned_pages)
681                 return;
682
683         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
684         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
685                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
686
687         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
688                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
689                         unsigned long start_pfn, i;
690
691                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
692
693                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
694                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
695         }
696         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
697 }
698
699 /*
700  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
701  */
702 void drain_local_pages(void)
703 {
704         unsigned long flags;
705
706         local_irq_save(flags);  
707         __drain_pages(smp_processor_id());
708         local_irq_restore(flags);       
709 }
710 #endif /* CONFIG_PM */
711
712 /*
713  * Free a 0-order page
714  */
715 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
716 {
717         struct zone *zone = page_zone(page);
718         struct per_cpu_pages *pcp;
719         unsigned long flags;
720
721         arch_free_page(page, 0);
722
723         if (PageAnon(page))
724                 page->mapping = NULL;
725         if (free_pages_check(page))
726                 return;
727
728         kernel_map_pages(page, 1, 0);
729
730         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
731         local_irq_save(flags);
732         __count_vm_event(PGFREE);
733         list_add(&page->lru, &pcp->list);
734         pcp->count++;
735         if (pcp->count >= pcp->high) {
736                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
737                 pcp->count -= pcp->batch;
738         }
739         local_irq_restore(flags);
740         put_cpu();
741 }
742
743 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
744 {
745         free_hot_cold_page(page, 0);
746 }
747         
748 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
749 {
750         free_hot_cold_page(page, 1);
751 }
752
753 /*
754  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
755  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
756  * Each sub-page must be freed individually.
757  *
758  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
759  * Please consult with lkml before using this in your driver.
760  */
761 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
762 {
763         int i;
764
765         BUG_ON(PageCompound(page));
766         BUG_ON(!page_count(page));
767         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
768                 set_page_refcounted(page + i);
769 }
770
771 /*
772  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
773  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
774  * or two.
775  */
776 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
777                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
778 {
779         unsigned long flags;
780         struct page *page;
781         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
782         int cpu;
783
784 again:
785         cpu  = get_cpu();
786         if (likely(order == 0)) {
787                 struct per_cpu_pages *pcp;
788
789                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
790                 local_irq_save(flags);
791                 if (!pcp->count) {
792                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
793                                                 pcp->batch, &pcp->list);
794                         if (unlikely(!pcp->count))
795                                 goto failed;
796                 }
797                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
798                 list_del(&page->lru);
799                 pcp->count--;
800         } else {
801                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
802                 page = __rmqueue(zone, order);
803                 spin_unlock(&zone->lock);
804                 if (!page)
805                         goto failed;
806         }
807
808         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
809         zone_statistics(zonelist, zone);
810         local_irq_restore(flags);
811         put_cpu();
812
813         BUG_ON(bad_range(zone, page));
814         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
815                 goto again;
816         return page;
817
818 failed:
819         local_irq_restore(flags);
820         put_cpu();
821         return NULL;
822 }
823
824 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
825 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
826 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
827 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
828 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
829 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
830 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
831
832 /*
833  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
834  * of the allocation.
835  */
836 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
837                       int classzone_idx, int alloc_flags)
838 {
839         /* free_pages my go negative - that's OK */
840         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
841         int o;
842
843         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
844                 min -= min / 2;
845         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
846                 min -= min / 4;
847
848         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
849                 return 0;
850         for (o = 0; o < order; o++) {
851                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
852                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
853
854                 /* Require fewer higher order pages to be free */
855                 min >>= 1;
856
857                 if (free_pages <= min)
858                         return 0;
859         }
860         return 1;
861 }
862
863 /*
864  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
865  * a page.
866  */
867 static struct page *
868 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
869                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
870 {
871         struct zone **z = zonelist->zones;
872         struct page *page = NULL;
873         int classzone_idx = zone_idx(*z);
874
875         /*
876          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
877          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
878          */
879         do {
880                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
881                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
882                         continue;
883
884                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
885                         unsigned long mark;
886                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
887                                 mark = (*z)->pages_min;
888                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
889                                 mark = (*z)->pages_low;
890                         else
891                                 mark = (*z)->pages_high;
892                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
893                                     classzone_idx, alloc_flags))
894                                 if (!zone_reclaim_mode ||
895                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
896                                         continue;
897                 }
898
899                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
900                 if (page) {
901                         break;
902                 }
903         } while (*(++z) != NULL);
904         return page;
905 }
906
907 /*
908  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
909  */
910 struct page * fastcall
911 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
912                 struct zonelist *zonelist)
913 {
914         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
915         struct zone **z;
916         struct page *page;
917         struct reclaim_state reclaim_state;
918         struct task_struct *p = current;
919         int do_retry;
920         int alloc_flags;
921         int did_some_progress;
922
923         might_sleep_if(wait);
924
925 restart:
926         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
927
928         if (unlikely(*z == NULL)) {
929                 /* Should this ever happen?? */
930                 return NULL;
931         }
932
933         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
934                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
935         if (page)
936                 goto got_pg;
937
938         do {
939                 wakeup_kswapd(*z, order);
940         } while (*(++z));
941
942         /*
943          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
944          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
945          * to how we want to proceed.
946          *
947          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
948          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
949          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
950          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
951          */
952         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
953         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
954                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
955         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
956                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
957         if (wait)
958                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
959
960         /*
961          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
962          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
963          *
964          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
965          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
966          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
967          */
968         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
969         if (page)
970                 goto got_pg;
971
972         /* This allocation should allow future memory freeing. */
973
974         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
975                         && !in_interrupt()) {
976                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
977 nofail_alloc:
978                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
979                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
980                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
981                         if (page)
982                                 goto got_pg;
983                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
984                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
985                                 goto nofail_alloc;
986                         }
987                 }
988                 goto nopage;
989         }
990
991         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
992         if (!wait)
993                 goto nopage;
994
995 rebalance:
996         cond_resched();
997
998         /* We now go into synchronous reclaim */
999         cpuset_memory_pressure_bump();
1000         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1001         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1002         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1003
1004         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1005
1006         p->reclaim_state = NULL;
1007         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1008
1009         cond_resched();
1010
1011         if (likely(did_some_progress)) {
1012                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1013                                                 zonelist, alloc_flags);
1014                 if (page)
1015                         goto got_pg;
1016         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1017                 /*
1018                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1019                  * very high watermark here, this is only to catch
1020                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1021                  * under heavy pressure.
1022                  */
1023                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1024                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1025                 if (page)
1026                         goto got_pg;
1027
1028                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1029                 goto restart;
1030         }
1031
1032         /*
1033          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1034          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1035          *
1036          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1037          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1038          */
1039         do_retry = 0;
1040         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1041                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1042                         do_retry = 1;
1043                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1044                         do_retry = 1;
1045         }
1046         if (do_retry) {
1047                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1048                 goto rebalance;
1049         }
1050
1051 nopage:
1052         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1053                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1054                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1055                         p->comm, order, gfp_mask);
1056                 dump_stack();
1057                 show_mem();
1058         }
1059 got_pg:
1060         return page;
1061 }
1062
1063 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1064
1065 /*
1066  * Common helper functions.
1067  */
1068 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1069 {
1070         struct page * page;
1071         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1072         if (!page)
1073                 return 0;
1074         return (unsigned long) page_address(page);
1075 }
1076
1077 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1078
1079 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1080 {
1081         struct page * page;
1082
1083         /*
1084          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1085          * a highmem page
1086          */
1087         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1088
1089         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1090         if (page)
1091                 return (unsigned long) page_address(page);
1092         return 0;
1093 }
1094
1095 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1096
1097 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1098 {
1099         int i = pagevec_count(pvec);
1100
1101         while (--i >= 0)
1102                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1103 }
1104
1105 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1106 {
1107         if (put_page_testzero(page)) {
1108                 if (order == 0)
1109                         free_hot_page(page);
1110                 else
1111                         __free_pages_ok(page, order);
1112         }
1113 }
1114
1115 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1116
1117 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1118 {
1119         if (addr != 0) {
1120                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1121                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1122         }
1123 }
1124
1125 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1126
1127 /*
1128  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1129  */
1130 unsigned int nr_free_pages(void)
1131 {
1132         unsigned int sum = 0;
1133         struct zone *zone;
1134
1135         for_each_zone(zone)
1136                 sum += zone->free_pages;
1137
1138         return sum;
1139 }
1140
1141 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1142
1143 #ifdef CONFIG_NUMA
1144 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1145 {
1146         unsigned int i, sum = 0;
1147
1148         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1149                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1150
1151         return sum;
1152 }
1153 #endif
1154
1155 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1156 {
1157         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1158         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1159         unsigned int sum = 0;
1160
1161         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1162         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1163         struct zone *zone;
1164
1165         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1166                 unsigned long size = zone->present_pages;
1167                 unsigned long high = zone->pages_high;
1168                 if (size > high)
1169                         sum += size - high;
1170         }
1171
1172         return sum;
1173 }
1174
1175 /*
1176  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1177  */
1178 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1179 {
1180         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1181 }
1182
1183 /*
1184  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1185  */
1186 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1187 {
1188         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1189 }
1190
1191 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1192 unsigned int nr_free_highpages (void)
1193 {
1194         pg_data_t *pgdat;
1195         unsigned int pages = 0;
1196
1197         for_each_online_pgdat(pgdat)
1198                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1199
1200         return pages;
1201 }
1202 #endif
1203
1204 #ifdef CONFIG_NUMA
1205 static void show_node(struct zone *zone)
1206 {
1207         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1208 }
1209 #else
1210 #define show_node(zone) do { } while (0)
1211 #endif
1212
1213 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1214 {
1215         val->totalram = totalram_pages;
1216         val->sharedram = 0;
1217         val->freeram = nr_free_pages();
1218         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1219 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1220         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1221         val->freehigh = nr_free_highpages();
1222 #else
1223         val->totalhigh = 0;
1224         val->freehigh = 0;
1225 #endif
1226         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1227 }
1228
1229 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1230
1231 #ifdef CONFIG_NUMA
1232 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1233 {
1234         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1235
1236         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1237         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1238         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1239         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1240         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1241 }
1242 #endif
1243
1244 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1245
1246 /*
1247  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1248  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1249  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1250  */
1251 void show_free_areas(void)
1252 {
1253         int cpu, temperature;
1254         unsigned long active;
1255         unsigned long inactive;
1256         unsigned long free;
1257         struct zone *zone;
1258
1259         for_each_zone(zone) {
1260                 show_node(zone);
1261                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1262
1263                 if (!populated_zone(zone)) {
1264                         printk(" empty\n");
1265                         continue;
1266                 } else
1267                         printk("\n");
1268
1269                 for_each_online_cpu(cpu) {
1270                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1271
1272                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1273
1274                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1275                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1276                                         cpu,
1277                                         temperature ? "cold" : "hot",
1278                                         pageset->pcp[temperature].high,
1279                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1280                                         pageset->pcp[temperature].count);
1281                 }
1282         }
1283
1284         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1285
1286         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1287                 K(nr_free_pages()),
1288                 K(nr_free_highpages()));
1289
1290         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1291                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1292                 active,
1293                 inactive,
1294                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1295                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1296                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1297                 nr_free_pages(),
1298                 global_page_state(NR_SLAB),
1299                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1300                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1301
1302         for_each_zone(zone) {
1303                 int i;
1304
1305                 show_node(zone);
1306                 printk("%s"
1307                         " free:%lukB"
1308                         " min:%lukB"
1309                         " low:%lukB"
1310                         " high:%lukB"
1311                         " active:%lukB"
1312                         " inactive:%lukB"
1313                         " present:%lukB"
1314                         " pages_scanned:%lu"
1315                         " all_unreclaimable? %s"
1316                         "\n",
1317                         zone->name,
1318                         K(zone->free_pages),
1319                         K(zone->pages_min),
1320                         K(zone->pages_low),
1321                         K(zone->pages_high),
1322                         K(zone->nr_active),
1323                         K(zone->nr_inactive),
1324                         K(zone->present_pages),
1325                         zone->pages_scanned,
1326                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1327                         );
1328                 printk("lowmem_reserve[]:");
1329                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1330                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1331                 printk("\n");
1332         }
1333
1334         for_each_zone(zone) {
1335                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1336
1337                 show_node(zone);
1338                 printk("%s: ", zone->name);
1339                 if (!populated_zone(zone)) {
1340                         printk("empty\n");
1341                         continue;
1342                 }
1343
1344                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1345                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1346                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1347                         total += nr[order] << order;
1348                 }
1349                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1350                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1351                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1352                 printk("= %lukB\n", K(total));
1353         }
1354
1355         show_swap_cache_info();
1356 }
1357
1358 /*
1359  * Builds allocation fallback zone lists.
1360  *
1361  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1362  */
1363 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1364                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1365 {
1366         struct zone *zone;
1367
1368         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1369
1370         do {
1371                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1372                 if (populated_zone(zone)) {
1373 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1374                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1375 #endif
1376                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1377                         check_highest_zone(zone_type);
1378                 }
1379                 zone_type--;
1380
1381         } while (zone_type >= 0);
1382         return nr_zones;
1383 }
1384
1385 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1386 {
1387         int res = ZONE_NORMAL;
1388         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1389                 res = ZONE_HIGHMEM;
1390         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1391                 res = ZONE_DMA32;
1392         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1393                 res = ZONE_DMA;
1394         return res;
1395 }
1396
1397 #ifdef CONFIG_NUMA
1398 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1399 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1400 /**
1401  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1402  * @node: node whose fallback list we're appending
1403  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1404  *
1405  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1406  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1407  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1408  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1409  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1410  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1411  * on them otherwise.
1412  * It returns -1 if no node is found.
1413  */
1414 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1415 {
1416         int n, val;
1417         int min_val = INT_MAX;
1418         int best_node = -1;
1419
1420         /* Use the local node if we haven't already */
1421         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1422                 node_set(node, *used_node_mask);
1423                 return node;
1424         }
1425
1426         for_each_online_node(n) {
1427                 cpumask_t tmp;
1428
1429                 /* Don't want a node to appear more than once */
1430                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1431                         continue;
1432
1433                 /* Use the distance array to find the distance */
1434                 val = node_distance(node, n);
1435
1436                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1437                 val += (n < node);
1438
1439                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1440                 tmp = node_to_cpumask(n);
1441                 if (!cpus_empty(tmp))
1442                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1443
1444                 /* Slight preference for less loaded node */
1445                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1446                 val += node_load[n];
1447
1448                 if (val < min_val) {
1449                         min_val = val;
1450                         best_node = n;
1451                 }
1452         }
1453
1454         if (best_node >= 0)
1455                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1456
1457         return best_node;
1458 }
1459
1460 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1461 {
1462         int i, j, k, node, local_node;
1463         int prev_node, load;
1464         struct zonelist *zonelist;
1465         nodemask_t used_mask;
1466
1467         /* initialize zonelists */
1468         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1469                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1470                 zonelist->zones[0] = NULL;
1471         }
1472
1473         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1474         local_node = pgdat->node_id;
1475         load = num_online_nodes();
1476         prev_node = local_node;
1477         nodes_clear(used_mask);
1478         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1479                 int distance = node_distance(local_node, node);
1480
1481                 /*
1482                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1483                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1484                  */
1485                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1486                         zone_reclaim_mode = 1;
1487
1488                 /*
1489                  * We don't want to pressure a particular node.
1490                  * So adding penalty to the first node in same
1491                  * distance group to make it round-robin.
1492                  */
1493
1494                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1495                         node_load[node] += load;
1496                 prev_node = node;
1497                 load--;
1498                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1499                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1500                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1501
1502                         k = highest_zone(i);
1503
1504                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1505                         zonelist->zones[j] = NULL;
1506                 }
1507         }
1508 }
1509
1510 #else   /* CONFIG_NUMA */
1511
1512 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1513 {
1514         int i, j, k, node, local_node;
1515
1516         local_node = pgdat->node_id;
1517         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1518                 struct zonelist *zonelist;
1519
1520                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1521
1522                 j = 0;
1523                 k = highest_zone(i);
1524                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1525                 /*
1526                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1527                  * of all the other nodes.
1528                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1529                  * building the zones for node N, we make sure that the
1530                  * zones coming right after the local ones are those from
1531                  * node N+1 (modulo N)
1532                  */
1533                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1534                         if (!node_online(node))
1535                                 continue;
1536                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1537                 }
1538                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1539                         if (!node_online(node))
1540                                 continue;
1541                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1542                 }
1543
1544                 zonelist->zones[j] = NULL;
1545         }
1546 }
1547
1548 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1549
1550 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1551 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1552 {
1553         int nid;
1554         for_each_online_node(nid)
1555                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1556         return 0;
1557 }
1558
1559 void __meminit build_all_zonelists(void)
1560 {
1561         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1562                 __build_all_zonelists(0);
1563                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1564         } else {
1565                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1566                    of zonelist */
1567                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1568                 /* cpuset refresh routine should be here */
1569         }
1570         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1571         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1572                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1573 }
1574
1575 /*
1576  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1577  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1578  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1579  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1580  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1581  * conservative, even though it seems large.
1582  *
1583  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1584  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1585  */
1586 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1587
1588 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1589 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1590 {
1591         unsigned long size = 1;
1592
1593         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1594
1595         while (size < pages)
1596                 size <<= 1;
1597
1598         /*
1599          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1600          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1601          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1602          */
1603         size = min(size, 4096UL);
1604
1605         return max(size, 4UL);
1606 }
1607 #else
1608 /*
1609  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1610  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1611  *
1612  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1613  *
1614  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1615  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1616  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1617  *
1618  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1619  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1620  *
1621  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1622  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1623  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1624  */
1625 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1626 {
1627         return 4096UL;
1628 }
1629 #endif
1630
1631 /*
1632  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1633  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1634  * hash function before the remainder is taken.
1635  */
1636 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1637 {
1638         return ffz(~size);
1639 }
1640
1641 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1642
1643 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1644                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1645 {
1646         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1647         int i;
1648
1649         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1650                 totalpages += zones_size[i];
1651         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1652
1653         realtotalpages = totalpages;
1654         if (zholes_size)
1655                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1656                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1657         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1658         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1659 }
1660
1661
1662 /*
1663  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1664  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1665  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1666  */
1667 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1668                 unsigned long start_pfn)
1669 {
1670         struct page *page;
1671         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1672         unsigned long pfn;
1673
1674         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1675                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1676                         continue;
1677                 page = pfn_to_page(pfn);
1678                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1679                 init_page_count(page);
1680                 reset_page_mapcount(page);
1681                 SetPageReserved(page);
1682                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1683 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1684                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1685                 if (!is_highmem_idx(zone))
1686                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1687 #endif
1688         }
1689 }
1690
1691 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1692                                 unsigned long size)
1693 {
1694         int order;
1695         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1696                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1697                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1698         }
1699 }
1700
1701 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1702 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1703                 unsigned long size)
1704 {
1705         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1706         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1707
1708         if (FLAGS_HAS_NODE)
1709                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1710         else
1711                 for (; snum <= end; snum++)
1712                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1713 }
1714
1715 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1716 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1717         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1718 #endif
1719
1720 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1721 {
1722         int batch;
1723
1724         /*
1725          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1726          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1727          *
1728          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1729          */
1730         batch = zone->present_pages / 1024;
1731         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1732                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1733         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1734         if (batch < 1)
1735                 batch = 1;
1736
1737         /*
1738          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1739          * of 2 value was found to be more likely to have
1740          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1741          *
1742          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1743          * batches of pages, one task can end up with a lot
1744          * of pages of one half of the possible page colors
1745          * and the other with pages of the other colors.
1746          */
1747         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1748
1749         return batch;
1750 }
1751
1752 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1753 {
1754         struct per_cpu_pages *pcp;
1755
1756         memset(p, 0, sizeof(*p));
1757
1758         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1759         pcp->count = 0;
1760         pcp->high = 6 * batch;
1761         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1762         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1763
1764         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1765         pcp->count = 0;
1766         pcp->high = 2 * batch;
1767         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1768         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1769 }
1770
1771 /*
1772  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1773  * to the value high for the pageset p.
1774  */
1775
1776 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1777                                 unsigned long high)
1778 {
1779         struct per_cpu_pages *pcp;
1780
1781         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1782         pcp->high = high;
1783         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1784         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1785                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1786 }
1787
1788
1789 #ifdef CONFIG_NUMA
1790 /*
1791  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1792  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1793  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1794  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1795  * with interrupts disabled.
1796  *
1797  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1798  *
1799  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1800  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1801  * hotplugged processors.
1802  *
1803  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1804  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1805  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1806  */
1807 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1808
1809 /*
1810  * Dynamically allocate memory for the
1811  * per cpu pageset array in struct zone.
1812  */
1813 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1814 {
1815         struct zone *zone, *dzone;
1816
1817         for_each_zone(zone) {
1818
1819                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1820                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1821                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1822                         goto bad;
1823
1824                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1825
1826                 if (percpu_pagelist_fraction)
1827                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1828                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1829         }
1830
1831         return 0;
1832 bad:
1833         for_each_zone(dzone) {
1834                 if (dzone == zone)
1835                         break;
1836                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1837                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1838         }
1839         return -ENOMEM;
1840 }
1841
1842 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1843 {
1844         struct zone *zone;
1845
1846         for_each_zone(zone) {
1847                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1848
1849                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1850                 kfree(pset);
1851         }
1852 }
1853
1854 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1855                 unsigned long action,
1856                 void *hcpu)
1857 {
1858         int cpu = (long)hcpu;
1859         int ret = NOTIFY_OK;
1860
1861         switch (action) {
1862                 case CPU_UP_PREPARE:
1863                         if (process_zones(cpu))
1864                                 ret = NOTIFY_BAD;
1865                         break;
1866                 case CPU_UP_CANCELED:
1867                 case CPU_DEAD:
1868                         free_zone_pagesets(cpu);
1869                         break;
1870                 default:
1871                         break;
1872         }
1873         return ret;
1874 }
1875
1876 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1877         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1878
1879 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1880 {
1881         int err;
1882
1883         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1884          * A cpuup callback will do this for every cpu
1885          * as it comes online
1886          */
1887         err = process_zones(smp_processor_id());
1888         BUG_ON(err);
1889         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1890 }
1891
1892 #endif
1893
1894 static __meminit
1895 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1896 {
1897         int i;
1898         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1899         size_t alloc_size;
1900
1901         /*
1902          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1903          * per zone.
1904          */
1905         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1906                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1907         zone->wait_table_bits =
1908                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1909         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1910                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1911
1912         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1913                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1914                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1915         } else {
1916                 /*
1917                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1918                  * via memory hot-add.
1919                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1920                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1921                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1922                  * node itself as well.
1923                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1924                  * necessary.
1925                  */
1926                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1927         }
1928         if (!zone->wait_table)
1929                 return -ENOMEM;
1930
1931         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1932                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1933
1934         return 0;
1935 }
1936
1937 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1938 {
1939         int cpu;
1940         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1941
1942         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1943 #ifdef CONFIG_NUMA
1944                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1945                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1946                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1947 #else
1948                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1949 #endif
1950         }
1951         if (zone->present_pages)
1952                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1953                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1954 }
1955
1956 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1957                                         unsigned long zone_start_pfn,
1958                                         unsigned long size)
1959 {
1960         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1961         int ret;
1962         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1963         if (ret)
1964                 return ret;
1965         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1966
1967         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1968
1969         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1970
1971         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1972
1973         return 0;
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Set up the zone data structures:
1978  *   - mark all pages reserved
1979  *   - mark all memory queues empty
1980  *   - clear the memory bitmaps
1981  */
1982 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1983                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1984 {
1985         unsigned long j;
1986         int nid = pgdat->node_id;
1987         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1988         int ret;
1989
1990         pgdat_resize_init(pgdat);
1991         pgdat->nr_zones = 0;
1992         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1993         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1994         
1995         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1996                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1997                 unsigned long size, realsize;
1998
1999                 realsize = size = zones_size[j];
2000                 if (zholes_size)
2001                         realsize -= zholes_size[j];
2002
2003                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2004                         nr_kernel_pages += realsize;
2005                 nr_all_pages += realsize;
2006
2007                 zone->spanned_pages = size;
2008                 zone->present_pages = realsize;
2009                 zone->name = zone_names[j];
2010                 spin_lock_init(&zone->lock);
2011                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2012                 zone_seqlock_init(zone);
2013                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2014                 zone->free_pages = 0;
2015
2016                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2017
2018                 zone_pcp_init(zone);
2019                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2020                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2021                 zone->nr_scan_active = 0;
2022                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2023                 zone->nr_active = 0;
2024                 zone->nr_inactive = 0;
2025                 zap_zone_vm_stats(zone);
2026                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2027                 if (!size)
2028                         continue;
2029
2030                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2031                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2032                 BUG_ON(ret);
2033                 zone_start_pfn += size;
2034         }
2035 }
2036
2037 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2038 {
2039         /* Skip empty nodes */
2040         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2041                 return;
2042
2043 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2044         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2045         if (!pgdat->node_mem_map) {
2046                 unsigned long size, start, end;
2047                 struct page *map;
2048
2049                 /*
2050                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2051                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2052                  * for the buddy allocator to function correctly.
2053                  */
2054                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2055                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2056                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2057                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2058                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2059                 if (!map)
2060                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2061                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2062         }
2063 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2064         /*
2065          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2066          */
2067         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2068                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2069 #endif
2070 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2071 }
2072
2073 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2074                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2075                 unsigned long *zholes_size)
2076 {
2077         pgdat->node_id = nid;
2078         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2079         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2080
2081         alloc_node_mem_map(pgdat);
2082
2083         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2084 }
2085
2086 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2087 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2088 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2089
2090 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2091 #endif
2092
2093 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2094 {
2095         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2096                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2097 }
2098
2099 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2100 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2101                                  unsigned long action, void *hcpu)
2102 {
2103         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2104
2105         if (action == CPU_DEAD) {
2106                 local_irq_disable();
2107                 __drain_pages(cpu);
2108                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2109                 local_irq_enable();
2110                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2111         }
2112         return NOTIFY_OK;
2113 }
2114 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2115
2116 void __init page_alloc_init(void)
2117 {
2118         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2119 }
2120
2121 /*
2122  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2123  *      or min_free_kbytes changes.
2124  */
2125 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2126 {
2127         struct pglist_data *pgdat;
2128         unsigned long reserve_pages = 0;
2129         int i, j;
2130
2131         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2132                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2133                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2134                         unsigned long max = 0;
2135
2136                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2137                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2138                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2139                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2140                         }
2141
2142                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2143                         max += zone->pages_high;
2144
2145                         if (max > zone->present_pages)
2146                                 max = zone->present_pages;
2147                         reserve_pages += max;
2148                 }
2149         }
2150         totalreserve_pages = reserve_pages;
2151 }
2152
2153 /*
2154  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2155  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2156  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2157  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2158  */
2159 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2160 {
2161         struct pglist_data *pgdat;
2162         int j, idx;
2163
2164         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2165                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2166                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2167                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2168
2169                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2170
2171                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2172                                 struct zone *lower_zone;
2173
2174                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2175                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2176
2177                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2178                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2179                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2180                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2181                         }
2182                 }
2183         }
2184
2185         /* update totalreserve_pages */
2186         calculate_totalreserve_pages();
2187 }
2188
2189 /*
2190  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2191  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2192  *      with respect to min_free_kbytes.
2193  */
2194 void setup_per_zone_pages_min(void)
2195 {
2196         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2197         unsigned long lowmem_pages = 0;
2198         struct zone *zone;
2199         unsigned long flags;
2200
2201         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2202         for_each_zone(zone) {
2203                 if (!is_highmem(zone))
2204                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2205         }
2206
2207         for_each_zone(zone) {
2208                 u64 tmp;
2209
2210                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2211                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2212                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2213                 if (is_highmem(zone)) {
2214                         /*
2215                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2216                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2217                          * value here.
2218                          *
2219                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2220                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2221                          * not be capped for highmem.
2222                          */
2223                         int min_pages;
2224
2225                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2226                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2227                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2228                         if (min_pages > 128)
2229                                 min_pages = 128;
2230                         zone->pages_min = min_pages;
2231                 } else {
2232                         /*
2233                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2234                          * proportionate to the zone's size.
2235                          */
2236                         zone->pages_min = tmp;
2237                 }
2238
2239                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2240                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2241                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2242         }
2243
2244         /* update totalreserve_pages */
2245         calculate_totalreserve_pages();
2246 }
2247
2248 /*
2249  * Initialise min_free_kbytes.
2250  *
2251  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2252  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2253  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2254  *
2255  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2256  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2257  *
2258  * which yields
2259  *
2260  * 16MB:        512k
2261  * 32MB:        724k
2262  * 64MB:        1024k
2263  * 128MB:       1448k
2264  * 256MB:       2048k
2265  * 512MB:       2896k
2266  * 1024MB:      4096k
2267  * 2048MB:      5792k
2268  * 4096MB:      8192k
2269  * 8192MB:      11584k
2270  * 16384MB:     16384k
2271  */
2272 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2273 {
2274         unsigned long lowmem_kbytes;
2275
2276         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2277
2278         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2279         if (min_free_kbytes < 128)
2280                 min_free_kbytes = 128;
2281         if (min_free_kbytes > 65536)
2282                 min_free_kbytes = 65536;
2283         setup_per_zone_pages_min();
2284         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2285         return 0;
2286 }
2287 module_init(init_per_zone_pages_min)
2288
2289 /*
2290  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2291  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2292  *      changes.
2293  */
2294 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2295         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2296 {
2297         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2298         setup_per_zone_pages_min();
2299         return 0;
2300 }
2301
2302 /*
2303  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2304  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2305  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2306  *
2307  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2308  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2309  * if in function of the boot time zone sizes.
2310  */
2311 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2312         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2313 {
2314         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2315         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2316         return 0;
2317 }
2318
2319 /*
2320  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2321  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2322  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2323  */
2324
2325 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2326         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2327 {
2328         struct zone *zone;
2329         unsigned int cpu;
2330         int ret;
2331
2332         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2333         if (!write || (ret == -EINVAL))
2334                 return ret;
2335         for_each_zone(zone) {
2336                 for_each_online_cpu(cpu) {
2337                         unsigned long  high;
2338                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2339                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2340                 }
2341         }
2342         return 0;
2343 }
2344
2345 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2346
2347 #ifdef CONFIG_NUMA
2348 static int __init set_hashdist(char *str)
2349 {
2350         if (!str)
2351                 return 0;
2352         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2353         return 1;
2354 }
2355 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2356 #endif
2357
2358 /*
2359  * allocate a large system hash table from bootmem
2360  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2361  *   quantity of entries
2362  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2363  */
2364 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2365                                      unsigned long bucketsize,
2366                                      unsigned long numentries,
2367                                      int scale,
2368                                      int flags,
2369                                      unsigned int *_hash_shift,
2370                                      unsigned int *_hash_mask,
2371                                      unsigned long limit)
2372 {
2373         unsigned long long max = limit;
2374         unsigned long log2qty, size;
2375         void *table = NULL;
2376
2377         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2378         if (!numentries) {
2379                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2380                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2381                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2382                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2383                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2384
2385                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2386                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2387                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2388                 else
2389                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2390         }
2391         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2392
2393         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2394         if (max == 0) {
2395                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2396                 do_div(max, bucketsize);
2397         }
2398
2399         if (numentries > max)
2400                 numentries = max;
2401
2402         log2qty = long_log2(numentries);
2403
2404         do {
2405                 size = bucketsize << log2qty;
2406                 if (flags & HASH_EARLY)
2407                         table = alloc_bootmem(size);
2408                 else if (hashdist)
2409                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2410                 else {
2411                         unsigned long order;
2412                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2413                                 ;
2414                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2415                 }
2416         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2417
2418         if (!table)
2419                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2420
2421         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2422                tablename,
2423                (1U << log2qty),
2424                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2425                size);
2426
2427         if (_hash_shift)
2428                 *_hash_shift = log2qty;
2429         if (_hash_mask)
2430                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2431
2432         return table;
2433 }
2434
2435 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
2436 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
2437 {
2438         return __pfn_to_page(pfn);
2439 }
2440 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
2441 {
2442         return __page_to_pfn(page);
2443 }
2444 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
2445 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
2446 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */