[PATCH] memory hotplug prep: break out zone initialization
[linux-2.6] / 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/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38
39 #include <asm/tlbflush.h>
40 #include "internal.h"
41
42 /*
43  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
44  * initializer cleaner
45  */
46 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
47 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
48 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
49 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
50 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
51 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
52 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
53 long nr_swap_pages;
54
55 /*
56  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
57  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
58  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
59  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
60  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
61  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
62  */
63 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 32 };
64
65 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
66 EXPORT_SYMBOL(nr_swap_pages);
67
68 /*
69  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
70  * id is encoded in the upper bits of page->flags
71  */
72 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
73 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
74
75 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "Normal", "HighMem" };
76 int min_free_kbytes = 1024;
77
78 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
79 unsigned long __initdata nr_all_pages;
80
81 /*
82  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
83  */
84 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
85 {
86         if (page_to_pfn(page) >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
87                 return 1;
88         if (page_to_pfn(page) < zone->zone_start_pfn)
89                 return 1;
90 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
91         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
92                 return 1;
93 #endif
94         if (zone != page_zone(page))
95                 return 1;
96         return 0;
97 }
98
99 static void bad_page(const char *function, struct page *page)
100 {
101         printk(KERN_EMERG "Bad page state at %s (in process '%s', page %p)\n",
102                 function, current->comm, page);
103         printk(KERN_EMERG "flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
104                 (int)(2*sizeof(page_flags_t)), (unsigned long)page->flags,
105                 page->mapping, page_mapcount(page), page_count(page));
106         printk(KERN_EMERG "Backtrace:\n");
107         dump_stack();
108         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
109         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
110                         1 << PG_private |
111                         1 << PG_locked  |
112                         1 << PG_active  |
113                         1 << PG_dirty   |
114                         1 << PG_reclaim |
115                         1 << PG_slab    |
116                         1 << PG_swapcache |
117                         1 << PG_writeback |
118                         1 << PG_reserved );
119         set_page_count(page, 0);
120         reset_page_mapcount(page);
121         page->mapping = NULL;
122         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
123 }
124
125 #ifndef CONFIG_HUGETLB_PAGE
126 #define prep_compound_page(page, order) do { } while (0)
127 #define destroy_compound_page(page, order) do { } while (0)
128 #else
129 /*
130  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
131  *
132  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
133  *
134  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
135  *
136  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
137  * the head page (even the head page has this).
138  *
139  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
140  * compound page's put_page() function.
141  *
142  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
143  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
144  * may not be compound.
145  */
146 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
147 {
148         int i;
149         int nr_pages = 1 << order;
150
151         page[1].mapping = NULL;
152         page[1].index = order;
153         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
154                 struct page *p = page + i;
155
156                 SetPageCompound(p);
157                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
158         }
159 }
160
161 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
162 {
163         int i;
164         int nr_pages = 1 << order;
165
166         if (!PageCompound(page))
167                 return;
168
169         if (page[1].index != order)
170                 bad_page(__FUNCTION__, page);
171
172         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
173                 struct page *p = page + i;
174
175                 if (!PageCompound(p))
176                         bad_page(__FUNCTION__, page);
177                 if (page_private(p) != (unsigned long)page)
178                         bad_page(__FUNCTION__, page);
179                 ClearPageCompound(p);
180         }
181 }
182 #endif          /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
183
184 /*
185  * function for dealing with page's order in buddy system.
186  * zone->lock is already acquired when we use these.
187  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
188  */
189 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
190         return page_private(page);
191 }
192
193 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
194         set_page_private(page, order);
195         __SetPagePrivate(page);
196 }
197
198 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
199 {
200         __ClearPagePrivate(page);
201         set_page_private(page, 0);
202 }
203
204 /*
205  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
206  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
207  *
208  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
209  * the following equation:
210  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
211  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
212  * 1 buddy is #10:
213  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
214  *
215  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
216  * satisfies the following equation:
217  *     P = B & ~(1 << O)
218  *
219  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
220  */
221 static inline struct page *
222 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
223 {
224         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
225
226         return page + (buddy_idx - page_idx);
227 }
228
229 static inline unsigned long
230 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
231 {
232         return (page_idx & ~(1 << order));
233 }
234
235 /*
236  * This function checks whether a page is free && is the buddy
237  * we can do coalesce a page and its buddy if
238  * (a) the buddy is free &&
239  * (b) the buddy is on the buddy system &&
240  * (c) a page and its buddy have the same order.
241  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
242  *
243  */
244 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
245 {
246        if (PagePrivate(page)           &&
247            (page_order(page) == order) &&
248             page_count(page) == 0)
249                return 1;
250        return 0;
251 }
252
253 /*
254  * Freeing function for a buddy system allocator.
255  *
256  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
257  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
258  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
259  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
260  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
261  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
262  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
263  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
264  * parts of the VM system.
265  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
266  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
267  * order is recorded in page_private(page) field.
268  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
269  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
270  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
271  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
272  * triggers coalescing into a block of larger size.            
273  *
274  * -- wli
275  */
276
277 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page,
278                 struct zone *zone, unsigned int order)
279 {
280         unsigned long page_idx;
281         int order_size = 1 << order;
282
283         if (unlikely(order))
284                 destroy_compound_page(page, order);
285
286         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
287
288         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
289         BUG_ON(bad_range(zone, page));
290
291         zone->free_pages += order_size;
292         while (order < MAX_ORDER-1) {
293                 unsigned long combined_idx;
294                 struct free_area *area;
295                 struct page *buddy;
296
297                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
298                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
299
300                 if (bad_range(zone, buddy))
301                         break;
302                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
303                         break;          /* Move the buddy up one level. */
304                 list_del(&buddy->lru);
305                 area = zone->free_area + order;
306                 area->nr_free--;
307                 rmv_page_order(buddy);
308                 page = page + (combined_idx - page_idx);
309                 page_idx = combined_idx;
310                 order++;
311         }
312         set_page_order(page, order);
313         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
314         zone->free_area[order].nr_free++;
315 }
316
317 static inline void free_pages_check(const char *function, struct page *page)
318 {
319         if (    page_mapcount(page) ||
320                 page->mapping != NULL ||
321                 page_count(page) != 0 ||
322                 (page->flags & (
323                         1 << PG_lru     |
324                         1 << PG_private |
325                         1 << PG_locked  |
326                         1 << PG_active  |
327                         1 << PG_reclaim |
328                         1 << PG_slab    |
329                         1 << PG_swapcache |
330                         1 << PG_writeback |
331                         1 << PG_reserved )))
332                 bad_page(function, page);
333         if (PageDirty(page))
334                 __ClearPageDirty(page);
335 }
336
337 /*
338  * Frees a list of pages. 
339  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
340  * count is the number of pages to free.
341  *
342  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
343  * see if this freeing clears that state.
344  *
345  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
346  * pinned" detection logic.
347  */
348 static int
349 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
350                 struct list_head *list, unsigned int order)
351 {
352         unsigned long flags;
353         struct page *page = NULL;
354         int ret = 0;
355
356         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
357         zone->all_unreclaimable = 0;
358         zone->pages_scanned = 0;
359         while (!list_empty(list) && count--) {
360                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
361                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
362                 list_del(&page->lru);
363                 __free_pages_bulk(page, zone, order);
364                 ret++;
365         }
366         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
367         return ret;
368 }
369
370 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
371 {
372         LIST_HEAD(list);
373         int i;
374
375         arch_free_page(page, order);
376
377         mod_page_state(pgfree, 1 << order);
378
379 #ifndef CONFIG_MMU
380         if (order > 0)
381                 for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
382                         __put_page(page + i);
383 #endif
384
385         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
386                 free_pages_check(__FUNCTION__, page + i);
387         list_add(&page->lru, &list);
388         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
389         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
390 }
391
392
393 /*
394  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
395  * Please do not alter this order without good reasons and regression
396  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
397  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
398  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
399  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
400  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
401  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
402  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
403  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
404  *
405  * -- wli
406  */
407 static inline struct page *
408 expand(struct zone *zone, struct page *page,
409         int low, int high, struct free_area *area)
410 {
411         unsigned long size = 1 << high;
412
413         while (high > low) {
414                 area--;
415                 high--;
416                 size >>= 1;
417                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
418                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
419                 area->nr_free++;
420                 set_page_order(&page[size], high);
421         }
422         return page;
423 }
424
425 void set_page_refs(struct page *page, int order)
426 {
427 #ifdef CONFIG_MMU
428         set_page_count(page, 1);
429 #else
430         int i;
431
432         /*
433          * We need to reference all the pages for this order, otherwise if
434          * anyone accesses one of the pages with (get/put) it will be freed.
435          * - eg: access_process_vm()
436          */
437         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
438                 set_page_count(page + i, 1);
439 #endif /* CONFIG_MMU */
440 }
441
442 /*
443  * This page is about to be returned from the page allocator
444  */
445 static void prep_new_page(struct page *page, int order)
446 {
447         if (    page_mapcount(page) ||
448                 page->mapping != NULL ||
449                 page_count(page) != 0 ||
450                 (page->flags & (
451                         1 << PG_lru     |
452                         1 << PG_private |
453                         1 << PG_locked  |
454                         1 << PG_active  |
455                         1 << PG_dirty   |
456                         1 << PG_reclaim |
457                         1 << PG_slab    |
458                         1 << PG_swapcache |
459                         1 << PG_writeback |
460                         1 << PG_reserved )))
461                 bad_page(__FUNCTION__, page);
462
463         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
464                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
465                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
466         set_page_private(page, 0);
467         set_page_refs(page, order);
468         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
469 }
470
471 /* 
472  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
473  * Call me with the zone->lock already held.
474  */
475 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
476 {
477         struct free_area * area;
478         unsigned int current_order;
479         struct page *page;
480
481         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
482                 area = zone->free_area + current_order;
483                 if (list_empty(&area->free_list))
484                         continue;
485
486                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
487                 list_del(&page->lru);
488                 rmv_page_order(page);
489                 area->nr_free--;
490                 zone->free_pages -= 1UL << order;
491                 return expand(zone, page, order, current_order, area);
492         }
493
494         return NULL;
495 }
496
497 /* 
498  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
499  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
500  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
501  */
502 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
503                         unsigned long count, struct list_head *list)
504 {
505         unsigned long flags;
506         int i;
507         int allocated = 0;
508         struct page *page;
509         
510         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
511         for (i = 0; i < count; ++i) {
512                 page = __rmqueue(zone, order);
513                 if (page == NULL)
514                         break;
515                 allocated++;
516                 list_add_tail(&page->lru, list);
517         }
518         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
519         return allocated;
520 }
521
522 #ifdef CONFIG_NUMA
523 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
524 void drain_remote_pages(void)
525 {
526         struct zone *zone;
527         int i;
528         unsigned long flags;
529
530         local_irq_save(flags);
531         for_each_zone(zone) {
532                 struct per_cpu_pageset *pset;
533
534                 /* Do not drain local pagesets */
535                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
536                         continue;
537
538                 pset = zone->pageset[smp_processor_id()];
539                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
540                         struct per_cpu_pages *pcp;
541
542                         pcp = &pset->pcp[i];
543                         if (pcp->count)
544                                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
545                                                 &pcp->list, 0);
546                 }
547         }
548         local_irq_restore(flags);
549 }
550 #endif
551
552 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
553 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
554 {
555         struct zone *zone;
556         int i;
557
558         for_each_zone(zone) {
559                 struct per_cpu_pageset *pset;
560
561                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
562                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
563                         struct per_cpu_pages *pcp;
564
565                         pcp = &pset->pcp[i];
566                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
567                                                 &pcp->list, 0);
568                 }
569         }
570 }
571 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
572
573 #ifdef CONFIG_PM
574
575 void mark_free_pages(struct zone *zone)
576 {
577         unsigned long zone_pfn, flags;
578         int order;
579         struct list_head *curr;
580
581         if (!zone->spanned_pages)
582                 return;
583
584         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
585         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
586                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
587
588         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
589                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
590                         unsigned long start_pfn, i;
591
592                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
593
594                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
595                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
596         }
597         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
598 }
599
600 /*
601  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
602  */
603 void drain_local_pages(void)
604 {
605         unsigned long flags;
606
607         local_irq_save(flags);  
608         __drain_pages(smp_processor_id());
609         local_irq_restore(flags);       
610 }
611 #endif /* CONFIG_PM */
612
613 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z)
614 {
615 #ifdef CONFIG_NUMA
616         unsigned long flags;
617         int cpu;
618         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
619         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
620         struct per_cpu_pageset *p;
621
622         local_irq_save(flags);
623         cpu = smp_processor_id();
624         p = zone_pcp(z,cpu);
625         if (pg == orig) {
626                 p->numa_hit++;
627         } else {
628                 p->numa_miss++;
629                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
630         }
631         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
632                 p->local_node++;
633         else
634                 p->other_node++;
635         local_irq_restore(flags);
636 #endif
637 }
638
639 /*
640  * Free a 0-order page
641  */
642 static void FASTCALL(free_hot_cold_page(struct page *page, int cold));
643 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
644 {
645         struct zone *zone = page_zone(page);
646         struct per_cpu_pages *pcp;
647         unsigned long flags;
648
649         arch_free_page(page, 0);
650
651         kernel_map_pages(page, 1, 0);
652         inc_page_state(pgfree);
653         if (PageAnon(page))
654                 page->mapping = NULL;
655         free_pages_check(__FUNCTION__, page);
656         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
657         local_irq_save(flags);
658         list_add(&page->lru, &pcp->list);
659         pcp->count++;
660         if (pcp->count >= pcp->high)
661                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
662         local_irq_restore(flags);
663         put_cpu();
664 }
665
666 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
667 {
668         free_hot_cold_page(page, 0);
669 }
670         
671 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
672 {
673         free_hot_cold_page(page, 1);
674 }
675
676 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
677 {
678         int i;
679
680         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
681         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
682                 clear_highpage(page + i);
683 }
684
685 /*
686  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
687  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
688  * or two.
689  */
690 static struct page *
691 buffered_rmqueue(struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
692 {
693         unsigned long flags;
694         struct page *page = NULL;
695         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
696
697         if (order == 0) {
698                 struct per_cpu_pages *pcp;
699
700                 pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
701                 local_irq_save(flags);
702                 if (pcp->count <= pcp->low)
703                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
704                                                 pcp->batch, &pcp->list);
705                 if (pcp->count) {
706                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
707                         list_del(&page->lru);
708                         pcp->count--;
709                 }
710                 local_irq_restore(flags);
711                 put_cpu();
712         }
713
714         if (page == NULL) {
715                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
716                 page = __rmqueue(zone, order);
717                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
718         }
719
720         if (page != NULL) {
721                 BUG_ON(bad_range(zone, page));
722                 mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
723                 prep_new_page(page, order);
724
725                 if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
726                         prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
727
728                 if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
729                         prep_compound_page(page, order);
730         }
731         return page;
732 }
733
734 /*
735  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
736  * of the allocation.
737  */
738 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
739                       int classzone_idx, int can_try_harder, gfp_t gfp_high)
740 {
741         /* free_pages my go negative - that's OK */
742         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
743         int o;
744
745         if (gfp_high)
746                 min -= min / 2;
747         if (can_try_harder)
748                 min -= min / 4;
749
750         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
751                 return 0;
752         for (o = 0; o < order; o++) {
753                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
754                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
755
756                 /* Require fewer higher order pages to be free */
757                 min >>= 1;
758
759                 if (free_pages <= min)
760                         return 0;
761         }
762         return 1;
763 }
764
765 static inline int
766 should_reclaim_zone(struct zone *z, gfp_t gfp_mask)
767 {
768         if (!z->reclaim_pages)
769                 return 0;
770         if (gfp_mask & __GFP_NORECLAIM)
771                 return 0;
772         return 1;
773 }
774
775 /*
776  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
777  */
778 struct page * fastcall
779 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
780                 struct zonelist *zonelist)
781 {
782         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
783         struct zone **zones, *z;
784         struct page *page;
785         struct reclaim_state reclaim_state;
786         struct task_struct *p = current;
787         int i;
788         int classzone_idx;
789         int do_retry;
790         int can_try_harder;
791         int did_some_progress;
792
793         might_sleep_if(wait);
794
795         /*
796          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
797          * cannot run direct reclaim, or is the caller has realtime scheduling
798          * policy
799          */
800         can_try_harder = (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait;
801
802         zones = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
803
804         if (unlikely(zones[0] == NULL)) {
805                 /* Should this ever happen?? */
806                 return NULL;
807         }
808
809         classzone_idx = zone_idx(zones[0]);
810
811 restart:
812         /*
813          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
814          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
815          */
816         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
817                 int do_reclaim = should_reclaim_zone(z, gfp_mask);
818
819                 if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
820                         continue;
821
822                 /*
823                  * If the zone is to attempt early page reclaim then this loop
824                  * will try to reclaim pages and check the watermark a second
825                  * time before giving up and falling back to the next zone.
826                  */
827 zone_reclaim_retry:
828                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_low,
829                                        classzone_idx, 0, 0)) {
830                         if (!do_reclaim)
831                                 continue;
832                         else {
833                                 zone_reclaim(z, gfp_mask, order);
834                                 /* Only try reclaim once */
835                                 do_reclaim = 0;
836                                 goto zone_reclaim_retry;
837                         }
838                 }
839
840                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
841                 if (page)
842                         goto got_pg;
843         }
844
845         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++)
846                 wakeup_kswapd(z, order);
847
848         /*
849          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
850          * coming from realtime tasks to go deeper into reserves
851          *
852          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
853          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
854          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
855          */
856         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
857                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
858                                        classzone_idx, can_try_harder,
859                                        gfp_mask & __GFP_HIGH))
860                         continue;
861
862                 if (wait && !cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
863                         continue;
864
865                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
866                 if (page)
867                         goto got_pg;
868         }
869
870         /* This allocation should allow future memory freeing. */
871
872         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
873                         && !in_interrupt()) {
874                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
875                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
876                         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
877                                 if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
878                                         continue;
879                                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
880                                 if (page)
881                                         goto got_pg;
882                         }
883                 }
884                 goto nopage;
885         }
886
887         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
888         if (!wait)
889                 goto nopage;
890
891 rebalance:
892         cond_resched();
893
894         /* We now go into synchronous reclaim */
895         p->flags |= PF_MEMALLOC;
896         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
897         p->reclaim_state = &reclaim_state;
898
899         did_some_progress = try_to_free_pages(zones, gfp_mask);
900
901         p->reclaim_state = NULL;
902         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
903
904         cond_resched();
905
906         if (likely(did_some_progress)) {
907                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
908                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
909                                                classzone_idx, can_try_harder,
910                                                gfp_mask & __GFP_HIGH))
911                                 continue;
912
913                         if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
914                                 continue;
915
916                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
917                         if (page)
918                                 goto got_pg;
919                 }
920         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
921                 /*
922                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
923                  * very high watermark here, this is only to catch
924                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
925                  * under heavy pressure.
926                  */
927                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
928                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_high,
929                                                classzone_idx, 0, 0))
930                                 continue;
931
932                         if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
933                                 continue;
934
935                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
936                         if (page)
937                                 goto got_pg;
938                 }
939
940                 out_of_memory(gfp_mask, order);
941                 goto restart;
942         }
943
944         /*
945          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
946          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
947          *
948          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
949          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
950          */
951         do_retry = 0;
952         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
953                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
954                         do_retry = 1;
955                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
956                         do_retry = 1;
957         }
958         if (do_retry) {
959                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
960                 goto rebalance;
961         }
962
963 nopage:
964         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
965                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
966                         " order:%d, mode:0x%x\n",
967                         p->comm, order, gfp_mask);
968                 dump_stack();
969                 show_mem();
970         }
971         return NULL;
972 got_pg:
973         zone_statistics(zonelist, z);
974         return page;
975 }
976
977 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
978
979 /*
980  * Common helper functions.
981  */
982 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
983 {
984         struct page * page;
985         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
986         if (!page)
987                 return 0;
988         return (unsigned long) page_address(page);
989 }
990
991 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
992
993 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
994 {
995         struct page * page;
996
997         /*
998          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
999          * a highmem page
1000          */
1001         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1002
1003         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1004         if (page)
1005                 return (unsigned long) page_address(page);
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1010
1011 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1012 {
1013         int i = pagevec_count(pvec);
1014
1015         while (--i >= 0)
1016                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1017 }
1018
1019 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1020 {
1021         if (put_page_testzero(page)) {
1022                 if (order == 0)
1023                         free_hot_page(page);
1024                 else
1025                         __free_pages_ok(page, order);
1026         }
1027 }
1028
1029 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1030
1031 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1032 {
1033         if (addr != 0) {
1034                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1035                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1036         }
1037 }
1038
1039 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1040
1041 /*
1042  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1043  */
1044 unsigned int nr_free_pages(void)
1045 {
1046         unsigned int sum = 0;
1047         struct zone *zone;
1048
1049         for_each_zone(zone)
1050                 sum += zone->free_pages;
1051
1052         return sum;
1053 }
1054
1055 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1056
1057 #ifdef CONFIG_NUMA
1058 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1059 {
1060         unsigned int i, sum = 0;
1061
1062         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1063                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1064
1065         return sum;
1066 }
1067 #endif
1068
1069 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1070 {
1071         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1072         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1073         unsigned int sum = 0;
1074
1075         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1076         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1077         struct zone *zone;
1078
1079         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1080                 unsigned long size = zone->present_pages;
1081                 unsigned long high = zone->pages_high;
1082                 if (size > high)
1083                         sum += size - high;
1084         }
1085
1086         return sum;
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1091  */
1092 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1093 {
1094         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1099  */
1100 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1101 {
1102         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1103 }
1104
1105 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1106 unsigned int nr_free_highpages (void)
1107 {
1108         pg_data_t *pgdat;
1109         unsigned int pages = 0;
1110
1111         for_each_pgdat(pgdat)
1112                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1113
1114         return pages;
1115 }
1116 #endif
1117
1118 #ifdef CONFIG_NUMA
1119 static void show_node(struct zone *zone)
1120 {
1121         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1122 }
1123 #else
1124 #define show_node(zone) do { } while (0)
1125 #endif
1126
1127 /*
1128  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1129  * The result is unavoidably approximate - it can change
1130  * during and after execution of this function.
1131  */
1132 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1133
1134 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1135 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1136 #ifdef CONFIG_SMP
1137 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1138 #endif
1139
1140 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1141 {
1142         int cpu = 0;
1143
1144         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1145         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1146
1147         cpu = first_cpu(*cpumask);
1148         while (cpu < NR_CPUS) {
1149                 unsigned long *in, *out, off;
1150
1151                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1152
1153                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1154
1155                 if (cpu < NR_CPUS)
1156                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1157
1158                 out = (unsigned long *)ret;
1159                 for (off = 0; off < nr; off++)
1160                         *out++ += *in++;
1161         }
1162 }
1163
1164 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1165 {
1166         int nr;
1167         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1168
1169         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1170         nr /= sizeof(unsigned long);
1171
1172         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1173 }
1174
1175 void get_page_state(struct page_state *ret)
1176 {
1177         int nr;
1178         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1179
1180         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1181         nr /= sizeof(unsigned long);
1182
1183         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1184 }
1185
1186 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1187 {
1188         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1189
1190         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1191 }
1192
1193 unsigned long __read_page_state(unsigned long offset)
1194 {
1195         unsigned long ret = 0;
1196         int cpu;
1197
1198         for_each_online_cpu(cpu) {
1199                 unsigned long in;
1200
1201                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1202                 ret += *((unsigned long *)in);
1203         }
1204         return ret;
1205 }
1206
1207 void __mod_page_state(unsigned long offset, unsigned long delta)
1208 {
1209         unsigned long flags;
1210         void* ptr;
1211
1212         local_irq_save(flags);
1213         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1214         *(unsigned long*)(ptr + offset) += delta;
1215         local_irq_restore(flags);
1216 }
1217
1218 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state);
1219
1220 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1221                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1222 {
1223         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1224         int i;
1225
1226         *active = 0;
1227         *inactive = 0;
1228         *free = 0;
1229         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1230                 *active += zones[i].nr_active;
1231                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1232                 *free += zones[i].free_pages;
1233         }
1234 }
1235
1236 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1237                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1238 {
1239         struct pglist_data *pgdat;
1240
1241         *active = 0;
1242         *inactive = 0;
1243         *free = 0;
1244         for_each_pgdat(pgdat) {
1245                 unsigned long l, m, n;
1246                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1247                 *active += l;
1248                 *inactive += m;
1249                 *free += n;
1250         }
1251 }
1252
1253 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1254 {
1255         val->totalram = totalram_pages;
1256         val->sharedram = 0;
1257         val->freeram = nr_free_pages();
1258         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1259 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1260         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1261         val->freehigh = nr_free_highpages();
1262 #else
1263         val->totalhigh = 0;
1264         val->freehigh = 0;
1265 #endif
1266         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1267 }
1268
1269 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1270
1271 #ifdef CONFIG_NUMA
1272 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1273 {
1274         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1275
1276         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1277         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1278         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1279         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1280         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1281 }
1282 #endif
1283
1284 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1285
1286 /*
1287  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1288  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1289  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1290  */
1291 void show_free_areas(void)
1292 {
1293         struct page_state ps;
1294         int cpu, temperature;
1295         unsigned long active;
1296         unsigned long inactive;
1297         unsigned long free;
1298         struct zone *zone;
1299
1300         for_each_zone(zone) {
1301                 show_node(zone);
1302                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1303
1304                 if (!zone->present_pages) {
1305                         printk(" empty\n");
1306                         continue;
1307                 } else
1308                         printk("\n");
1309
1310                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; ++cpu) {
1311                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1312
1313                         if (!cpu_possible(cpu))
1314                                 continue;
1315
1316                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1317
1318                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1319                                 printk("cpu %d %s: low %d, high %d, batch %d used:%d\n",
1320                                         cpu,
1321                                         temperature ? "cold" : "hot",
1322                                         pageset->pcp[temperature].low,
1323                                         pageset->pcp[temperature].high,
1324                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1325                                         pageset->pcp[temperature].count);
1326                 }
1327         }
1328
1329         get_page_state(&ps);
1330         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1331
1332         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1333                 K(nr_free_pages()),
1334                 K(nr_free_highpages()));
1335
1336         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1337                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1338                 active,
1339                 inactive,
1340                 ps.nr_dirty,
1341                 ps.nr_writeback,
1342                 ps.nr_unstable,
1343                 nr_free_pages(),
1344                 ps.nr_slab,
1345                 ps.nr_mapped,
1346                 ps.nr_page_table_pages);
1347
1348         for_each_zone(zone) {
1349                 int i;
1350
1351                 show_node(zone);
1352                 printk("%s"
1353                         " free:%lukB"
1354                         " min:%lukB"
1355                         " low:%lukB"
1356                         " high:%lukB"
1357                         " active:%lukB"
1358                         " inactive:%lukB"
1359                         " present:%lukB"
1360                         " pages_scanned:%lu"
1361                         " all_unreclaimable? %s"
1362                         "\n",
1363                         zone->name,
1364                         K(zone->free_pages),
1365                         K(zone->pages_min),
1366                         K(zone->pages_low),
1367                         K(zone->pages_high),
1368                         K(zone->nr_active),
1369                         K(zone->nr_inactive),
1370                         K(zone->present_pages),
1371                         zone->pages_scanned,
1372                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1373                         );
1374                 printk("lowmem_reserve[]:");
1375                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1376                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1377                 printk("\n");
1378         }
1379
1380         for_each_zone(zone) {
1381                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1382
1383                 show_node(zone);
1384                 printk("%s: ", zone->name);
1385                 if (!zone->present_pages) {
1386                         printk("empty\n");
1387                         continue;
1388                 }
1389
1390                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1391                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1392                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1393                         total += nr << order;
1394                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1395                 }
1396                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1397                 printk("= %lukB\n", K(total));
1398         }
1399
1400         show_swap_cache_info();
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Builds allocation fallback zone lists.
1405  */
1406 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1407 {
1408         switch (k) {
1409                 struct zone *zone;
1410         default:
1411                 BUG();
1412         case ZONE_HIGHMEM:
1413                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1414                 if (zone->present_pages) {
1415 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1416                         BUG();
1417 #endif
1418                         zonelist->zones[j++] = zone;
1419                 }
1420         case ZONE_NORMAL:
1421                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1422                 if (zone->present_pages)
1423                         zonelist->zones[j++] = zone;
1424         case ZONE_DMA:
1425                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1426                 if (zone->present_pages)
1427                         zonelist->zones[j++] = zone;
1428         }
1429
1430         return j;
1431 }
1432
1433 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1434 {
1435         int res = ZONE_NORMAL;
1436         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1437                 res = ZONE_HIGHMEM;
1438         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1439                 res = ZONE_DMA;
1440         return res;
1441 }
1442
1443 #ifdef CONFIG_NUMA
1444 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1445 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1446 /**
1447  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1448  * @node: node whose fallback list we're appending
1449  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1450  *
1451  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1452  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1453  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1454  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1455  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1456  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1457  * on them otherwise.
1458  * It returns -1 if no node is found.
1459  */
1460 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1461 {
1462         int i, n, val;
1463         int min_val = INT_MAX;
1464         int best_node = -1;
1465
1466         for_each_online_node(i) {
1467                 cpumask_t tmp;
1468
1469                 /* Start from local node */
1470                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1471
1472                 /* Don't want a node to appear more than once */
1473                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1474                         continue;
1475
1476                 /* Use the local node if we haven't already */
1477                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1478                         best_node = node;
1479                         break;
1480                 }
1481
1482                 /* Use the distance array to find the distance */
1483                 val = node_distance(node, n);
1484
1485                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1486                 tmp = node_to_cpumask(n);
1487                 if (!cpus_empty(tmp))
1488                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1489
1490                 /* Slight preference for less loaded node */
1491                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1492                 val += node_load[n];
1493
1494                 if (val < min_val) {
1495                         min_val = val;
1496                         best_node = n;
1497                 }
1498         }
1499
1500         if (best_node >= 0)
1501                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1502
1503         return best_node;
1504 }
1505
1506 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1507 {
1508         int i, j, k, node, local_node;
1509         int prev_node, load;
1510         struct zonelist *zonelist;
1511         nodemask_t used_mask;
1512
1513         /* initialize zonelists */
1514         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1515                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1516                 zonelist->zones[0] = NULL;
1517         }
1518
1519         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1520         local_node = pgdat->node_id;
1521         load = num_online_nodes();
1522         prev_node = local_node;
1523         nodes_clear(used_mask);
1524         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1525                 /*
1526                  * We don't want to pressure a particular node.
1527                  * So adding penalty to the first node in same
1528                  * distance group to make it round-robin.
1529                  */
1530                 if (node_distance(local_node, node) !=
1531                                 node_distance(local_node, prev_node))
1532                         node_load[node] += load;
1533                 prev_node = node;
1534                 load--;
1535                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1536                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1537                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1538
1539                         k = highest_zone(i);
1540
1541                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1542                         zonelist->zones[j] = NULL;
1543                 }
1544         }
1545 }
1546
1547 #else   /* CONFIG_NUMA */
1548
1549 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1550 {
1551         int i, j, k, node, local_node;
1552
1553         local_node = pgdat->node_id;
1554         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1555                 struct zonelist *zonelist;
1556
1557                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1558
1559                 j = 0;
1560                 k = highest_zone(i);
1561                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1562                 /*
1563                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1564                  * of all the other nodes.
1565                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1566                  * building the zones for node N, we make sure that the
1567                  * zones coming right after the local ones are those from
1568                  * node N+1 (modulo N)
1569                  */
1570                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1571                         if (!node_online(node))
1572                                 continue;
1573                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1574                 }
1575                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1576                         if (!node_online(node))
1577                                 continue;
1578                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1579                 }
1580
1581                 zonelist->zones[j] = NULL;
1582         }
1583 }
1584
1585 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1586
1587 void __init build_all_zonelists(void)
1588 {
1589         int i;
1590
1591         for_each_online_node(i)
1592                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1593         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1594         cpuset_init_current_mems_allowed();
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1599  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1600  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1601  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1602  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1603  * conservative, even though it seems large.
1604  *
1605  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1606  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1607  */
1608 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1609
1610 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1611 {
1612         unsigned long size = 1;
1613
1614         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1615
1616         while (size < pages)
1617                 size <<= 1;
1618
1619         /*
1620          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1621          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1622          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1623          */
1624         size = min(size, 4096UL);
1625
1626         return max(size, 4UL);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1631  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1632  * hash function before the remainder is taken.
1633  */
1634 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1635 {
1636         return ffz(~size);
1637 }
1638
1639 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1640
1641 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1642                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1643 {
1644         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1645         int i;
1646
1647         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1648                 totalpages += zones_size[i];
1649         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1650
1651         realtotalpages = totalpages;
1652         if (zholes_size)
1653                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1654                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1655         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1656         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1657 }
1658
1659
1660 /*
1661  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1662  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1663  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1664  */
1665 void __init memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1666                 unsigned long start_pfn)
1667 {
1668         struct page *page;
1669         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1670         unsigned long pfn;
1671
1672         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1673                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1674                         continue;
1675                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1676                         continue;
1677                 page = pfn_to_page(pfn);
1678                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1679                 set_page_count(page, 1);
1680                 reset_page_mapcount(page);
1681                 SetPageReserved(page);
1682                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1683 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1684                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1685                 if (!is_highmem_idx(zone))
1686                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1687 #endif
1688         }
1689 }
1690
1691 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1692                                 unsigned long size)
1693 {
1694         int order;
1695         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1696                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1697                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1698         }
1699 }
1700
1701 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1702 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1703                 unsigned long size)
1704 {
1705         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1706         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1707
1708         if (FLAGS_HAS_NODE)
1709                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1710         else
1711                 for (; snum <= end; snum++)
1712                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1713 }
1714
1715 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1716 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1717         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1718 #endif
1719
1720 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1721 {
1722         int batch;
1723
1724         /*
1725          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1726          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1727          *
1728          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1729          */
1730         batch = zone->present_pages / 1024;
1731         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1732                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1733         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1734         if (batch < 1)
1735                 batch = 1;
1736
1737         /*
1738          * We will be trying to allcoate bigger chunks of contiguous
1739          * memory of the order of fls(batch).  This should result in
1740          * better cache coloring.
1741          *
1742          * A sanity check also to ensure that batch is still in limits.
1743          */
1744         batch = (1 << fls(batch + batch/2));
1745
1746         if (fls(batch) >= (PAGE_SHIFT + MAX_ORDER - 2))
1747                 batch = PAGE_SHIFT + ((MAX_ORDER - 1 - PAGE_SHIFT)/2);
1748
1749         return batch;
1750 }
1751
1752 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1753 {
1754         struct per_cpu_pages *pcp;
1755
1756         memset(p, 0, sizeof(*p));
1757
1758         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1759         pcp->count = 0;
1760         pcp->low = 0;
1761         pcp->high = 6 * batch;
1762         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1763         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1764
1765         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1766         pcp->count = 0;
1767         pcp->low = 0;
1768         pcp->high = 2 * batch;
1769         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1770         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1771 }
1772
1773 #ifdef CONFIG_NUMA
1774 /*
1775  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1776  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1777  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1778  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1779  * with interrupts disabled.
1780  *
1781  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1782  *
1783  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1784  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1785  * hotplugged processors.
1786  *
1787  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1788  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1789  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1790  */
1791 static struct per_cpu_pageset
1792         boot_pageset[NR_CPUS];
1793
1794 /*
1795  * Dynamically allocate memory for the
1796  * per cpu pageset array in struct zone.
1797  */
1798 static int __devinit process_zones(int cpu)
1799 {
1800         struct zone *zone, *dzone;
1801
1802         for_each_zone(zone) {
1803
1804                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1805                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1806                 if (!zone->pageset[cpu])
1807                         goto bad;
1808
1809                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1810         }
1811
1812         return 0;
1813 bad:
1814         for_each_zone(dzone) {
1815                 if (dzone == zone)
1816                         break;
1817                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1818                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1819         }
1820         return -ENOMEM;
1821 }
1822
1823 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1824 {
1825 #ifdef CONFIG_NUMA
1826         struct zone *zone;
1827
1828         for_each_zone(zone) {
1829                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1830
1831                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1832                 kfree(pset);
1833         }
1834 #endif
1835 }
1836
1837 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1838                 unsigned long action,
1839                 void *hcpu)
1840 {
1841         int cpu = (long)hcpu;
1842         int ret = NOTIFY_OK;
1843
1844         switch (action) {
1845                 case CPU_UP_PREPARE:
1846                         if (process_zones(cpu))
1847                                 ret = NOTIFY_BAD;
1848                         break;
1849 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1850                 case CPU_DEAD:
1851                         free_zone_pagesets(cpu);
1852                         break;
1853 #endif
1854                 default:
1855                         break;
1856         }
1857         return ret;
1858 }
1859
1860 static struct notifier_block pageset_notifier =
1861         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1862
1863 void __init setup_per_cpu_pageset()
1864 {
1865         int err;
1866
1867         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1868          * A cpuup callback will do this for every cpu
1869          * as it comes online
1870          */
1871         err = process_zones(smp_processor_id());
1872         BUG_ON(err);
1873         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1874 }
1875
1876 #endif
1877
1878 static __devinit
1879 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1880 {
1881         int i;
1882         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1883
1884         /*
1885          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1886          * per zone.
1887          */
1888         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1889         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1890         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1891                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1892                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1893
1894         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1895                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1896 }
1897
1898 static __devinit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1899 {
1900         int cpu;
1901         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1902
1903         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1904 #ifdef CONFIG_NUMA
1905                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1906                 zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1907                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1908 #else
1909                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1910 #endif
1911         }
1912         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1913                 zone->name, zone->present_pages, batch);
1914 }
1915
1916 static __devinit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1917                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
1918 {
1919         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1920
1921         zone_wait_table_init(zone, size);
1922         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1923
1924         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
1925         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1926
1927         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1928
1929         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1930 }
1931
1932 /*
1933  * Set up the zone data structures:
1934  *   - mark all pages reserved
1935  *   - mark all memory queues empty
1936  *   - clear the memory bitmaps
1937  */
1938 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1939                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1940 {
1941         unsigned long j;
1942         int nid = pgdat->node_id;
1943         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1944
1945         pgdat->nr_zones = 0;
1946         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1947         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1948         
1949         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1950                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1951                 unsigned long size, realsize;
1952
1953                 realsize = size = zones_size[j];
1954                 if (zholes_size)
1955                         realsize -= zholes_size[j];
1956
1957                 if (j == ZONE_DMA || j == ZONE_NORMAL)
1958                         nr_kernel_pages += realsize;
1959                 nr_all_pages += realsize;
1960
1961                 zone->spanned_pages = size;
1962                 zone->present_pages = realsize;
1963                 zone->name = zone_names[j];
1964                 spin_lock_init(&zone->lock);
1965                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1966                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1967                 zone->free_pages = 0;
1968
1969                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1970
1971                 zone_pcp_init(zone);
1972                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
1973                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
1974                 zone->nr_scan_active = 0;
1975                 zone->nr_scan_inactive = 0;
1976                 zone->nr_active = 0;
1977                 zone->nr_inactive = 0;
1978                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
1979                 if (!size)
1980                         continue;
1981
1982                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
1983                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
1984                 zone_start_pfn += size;
1985         }
1986 }
1987
1988 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
1989 {
1990         /* Skip empty nodes */
1991         if (!pgdat->node_spanned_pages)
1992                 return;
1993
1994 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
1995         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
1996         if (!pgdat->node_mem_map) {
1997                 unsigned long size;
1998                 struct page *map;
1999
2000                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2001                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2002                 if (!map)
2003                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2004                 pgdat->node_mem_map = map;
2005         }
2006 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2007         /*
2008          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2009          */
2010         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2011                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2012 #endif
2013 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2014 }
2015
2016 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2017                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2018                 unsigned long *zholes_size)
2019 {
2020         pgdat->node_id = nid;
2021         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2022         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2023
2024         alloc_node_mem_map(pgdat);
2025
2026         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2027 }
2028
2029 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2030 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2031 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2032
2033 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2034 #endif
2035
2036 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2037 {
2038         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2039                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2040 }
2041
2042 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2043
2044 #include <linux/seq_file.h>
2045
2046 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2047 {
2048         pg_data_t *pgdat;
2049         loff_t node = *pos;
2050
2051         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2052                 --node;
2053
2054         return pgdat;
2055 }
2056
2057 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2058 {
2059         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2060
2061         (*pos)++;
2062         return pgdat->pgdat_next;
2063 }
2064
2065 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2066 {
2067 }
2068
2069 /* 
2070  * This walks the free areas for each zone.
2071  */
2072 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2073 {
2074         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2075         struct zone *zone;
2076         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2077         unsigned long flags;
2078         int order;
2079
2080         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2081                 if (!zone->present_pages)
2082                         continue;
2083
2084                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2085                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2086                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2087                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2088                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2089                 seq_putc(m, '\n');
2090         }
2091         return 0;
2092 }
2093
2094 struct seq_operations fragmentation_op = {
2095         .start  = frag_start,
2096         .next   = frag_next,
2097         .stop   = frag_stop,
2098         .show   = frag_show,
2099 };
2100
2101 /*
2102  * Output information about zones in @pgdat.
2103  */
2104 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2105 {
2106         pg_data_t *pgdat = arg;
2107         struct zone *zone;
2108         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2109         unsigned long flags;
2110
2111         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2112                 int i;
2113
2114                 if (!zone->present_pages)
2115                         continue;
2116
2117                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2118                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2119                 seq_printf(m,
2120                            "\n  pages free     %lu"
2121                            "\n        min      %lu"
2122                            "\n        low      %lu"
2123                            "\n        high     %lu"
2124                            "\n        active   %lu"
2125                            "\n        inactive %lu"
2126                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2127                            "\n        spanned  %lu"
2128                            "\n        present  %lu",
2129                            zone->free_pages,
2130                            zone->pages_min,
2131                            zone->pages_low,
2132                            zone->pages_high,
2133                            zone->nr_active,
2134                            zone->nr_inactive,
2135                            zone->pages_scanned,
2136                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2137                            zone->spanned_pages,
2138                            zone->present_pages);
2139                 seq_printf(m,
2140                            "\n        protection: (%lu",
2141                            zone->lowmem_reserve[0]);
2142                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2143                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2144                 seq_printf(m,
2145                            ")"
2146                            "\n  pagesets");
2147                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2148                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2149                         int j;
2150
2151                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2152                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2153                                 if (pageset->pcp[j].count)
2154                                         break;
2155                         }
2156                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2157                                 continue;
2158                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2159                                 seq_printf(m,
2160                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2161                                            "\n              count: %i"
2162                                            "\n              low:   %i"
2163                                            "\n              high:  %i"
2164                                            "\n              batch: %i",
2165                                            i, j,
2166                                            pageset->pcp[j].count,
2167                                            pageset->pcp[j].low,
2168                                            pageset->pcp[j].high,
2169                                            pageset->pcp[j].batch);
2170                         }
2171 #ifdef CONFIG_NUMA
2172                         seq_printf(m,
2173                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2174                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2175                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2176                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2177                                    "\n            local_node:     %lu"
2178                                    "\n            other_node:     %lu",
2179                                    pageset->numa_hit,
2180                                    pageset->numa_miss,
2181                                    pageset->numa_foreign,
2182                                    pageset->interleave_hit,
2183                                    pageset->local_node,
2184                                    pageset->other_node);
2185 #endif
2186                 }
2187                 seq_printf(m,
2188                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2189                            "\n  prev_priority:     %i"
2190                            "\n  temp_priority:     %i"
2191                            "\n  start_pfn:         %lu",
2192                            zone->all_unreclaimable,
2193                            zone->prev_priority,
2194                            zone->temp_priority,
2195                            zone->zone_start_pfn);
2196                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2197                 seq_putc(m, '\n');
2198         }
2199         return 0;
2200 }
2201
2202 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2203         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2204                                * fragmentation. */
2205         .next   = frag_next,
2206         .stop   = frag_stop,
2207         .show   = zoneinfo_show,
2208 };
2209
2210 static char *vmstat_text[] = {
2211         "nr_dirty",
2212         "nr_writeback",
2213         "nr_unstable",
2214         "nr_page_table_pages",
2215         "nr_mapped",
2216         "nr_slab",
2217
2218         "pgpgin",
2219         "pgpgout",
2220         "pswpin",
2221         "pswpout",
2222         "pgalloc_high",
2223
2224         "pgalloc_normal",
2225         "pgalloc_dma",
2226         "pgfree",
2227         "pgactivate",
2228         "pgdeactivate",
2229
2230         "pgfault",
2231         "pgmajfault",
2232         "pgrefill_high",
2233         "pgrefill_normal",
2234         "pgrefill_dma",
2235
2236         "pgsteal_high",
2237         "pgsteal_normal",
2238         "pgsteal_dma",
2239         "pgscan_kswapd_high",
2240         "pgscan_kswapd_normal",
2241
2242         "pgscan_kswapd_dma",
2243         "pgscan_direct_high",
2244         "pgscan_direct_normal",
2245         "pgscan_direct_dma",
2246         "pginodesteal",
2247
2248         "slabs_scanned",
2249         "kswapd_steal",
2250         "kswapd_inodesteal",
2251         "pageoutrun",
2252         "allocstall",
2253
2254         "pgrotated",
2255         "nr_bounce",
2256 };
2257
2258 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2259 {
2260         struct page_state *ps;
2261
2262         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2263                 return NULL;
2264
2265         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2266         m->private = ps;
2267         if (!ps)
2268                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2269         get_full_page_state(ps);
2270         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2271         ps->pgpgout /= 2;
2272         return (unsigned long *)ps + *pos;
2273 }
2274
2275 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2276 {
2277         (*pos)++;
2278         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2279                 return NULL;
2280         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2281 }
2282
2283 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2284 {
2285         unsigned long *l = arg;
2286         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2287
2288         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2289         return 0;
2290 }
2291
2292 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2293 {
2294         kfree(m->private);
2295         m->private = NULL;
2296 }
2297
2298 struct seq_operations vmstat_op = {
2299         .start  = vmstat_start,
2300         .next   = vmstat_next,
2301         .stop   = vmstat_stop,
2302         .show   = vmstat_show,
2303 };
2304
2305 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2306
2307 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2308 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2309                                  unsigned long action, void *hcpu)
2310 {
2311         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2312         long *count;
2313         unsigned long *src, *dest;
2314
2315         if (action == CPU_DEAD) {
2316                 int i;
2317
2318                 /* Drain local pagecache count. */
2319                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2320                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2321                 *count = 0;
2322                 local_irq_disable();
2323                 __drain_pages(cpu);
2324
2325                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2326                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2327                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2328
2329                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2330                                 i++) {
2331                         dest[i] += src[i];
2332                         src[i] = 0;
2333                 }
2334
2335                 local_irq_enable();
2336         }
2337         return NOTIFY_OK;
2338 }
2339 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2340
2341 void __init page_alloc_init(void)
2342 {
2343         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2344 }
2345
2346 /*
2347  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2348  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2349  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2350  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2351  */
2352 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2353 {
2354         struct pglist_data *pgdat;
2355         int j, idx;
2356
2357         for_each_pgdat(pgdat) {
2358                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2359                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2360                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2361
2362                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2363
2364                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2365                                 struct zone *lower_zone;
2366
2367                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2368                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2369
2370                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2371                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2372                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2373                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2374                         }
2375                 }
2376         }
2377 }
2378
2379 /*
2380  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2381  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2382  *      with respect to min_free_kbytes.
2383  */
2384 static void setup_per_zone_pages_min(void)
2385 {
2386         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2387         unsigned long lowmem_pages = 0;
2388         struct zone *zone;
2389         unsigned long flags;
2390
2391         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2392         for_each_zone(zone) {
2393                 if (!is_highmem(zone))
2394                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2395         }
2396
2397         for_each_zone(zone) {
2398                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2399                 if (is_highmem(zone)) {
2400                         /*
2401                          * Often, highmem doesn't need to reserve any pages.
2402                          * But the pages_min/low/high values are also used for
2403                          * batching up page reclaim activity so we need a
2404                          * decent value here.
2405                          */
2406                         int min_pages;
2407
2408                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2409                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2410                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2411                         if (min_pages > 128)
2412                                 min_pages = 128;
2413                         zone->pages_min = min_pages;
2414                 } else {
2415                         /* if it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2416                          * proportionate to the zone's size.
2417                          */
2418                         zone->pages_min = (pages_min * zone->present_pages) /
2419                                            lowmem_pages;
2420                 }
2421
2422                 /*
2423                  * When interpreting these watermarks, just keep in mind that:
2424                  * zone->pages_min == (zone->pages_min * 4) / 4;
2425                  */
2426                 zone->pages_low   = (zone->pages_min * 5) / 4;
2427                 zone->pages_high  = (zone->pages_min * 6) / 4;
2428                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2429         }
2430 }
2431
2432 /*
2433  * Initialise min_free_kbytes.
2434  *
2435  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2436  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2437  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2438  *
2439  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2440  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2441  *
2442  * which yields
2443  *
2444  * 16MB:        512k
2445  * 32MB:        724k
2446  * 64MB:        1024k
2447  * 128MB:       1448k
2448  * 256MB:       2048k
2449  * 512MB:       2896k
2450  * 1024MB:      4096k
2451  * 2048MB:      5792k
2452  * 4096MB:      8192k
2453  * 8192MB:      11584k
2454  * 16384MB:     16384k
2455  */
2456 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2457 {
2458         unsigned long lowmem_kbytes;
2459
2460         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2461
2462         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2463         if (min_free_kbytes < 128)
2464                 min_free_kbytes = 128;
2465         if (min_free_kbytes > 65536)
2466                 min_free_kbytes = 65536;
2467         setup_per_zone_pages_min();
2468         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2469         return 0;
2470 }
2471 module_init(init_per_zone_pages_min)
2472
2473 /*
2474  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2475  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2476  *      changes.
2477  */
2478 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2479         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2480 {
2481         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2482         setup_per_zone_pages_min();
2483         return 0;
2484 }
2485
2486 /*
2487  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2488  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2489  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2490  *
2491  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2492  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2493  * if in function of the boot time zone sizes.
2494  */
2495 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2496         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2497 {
2498         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2499         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2500         return 0;
2501 }
2502
2503 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2504
2505 #ifdef CONFIG_NUMA
2506 static int __init set_hashdist(char *str)
2507 {
2508         if (!str)
2509                 return 0;
2510         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2511         return 1;
2512 }
2513 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2514 #endif
2515
2516 /*
2517  * allocate a large system hash table from bootmem
2518  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2519  *   quantity of entries
2520  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2521  */
2522 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2523                                      unsigned long bucketsize,
2524                                      unsigned long numentries,
2525                                      int scale,
2526                                      int flags,
2527                                      unsigned int *_hash_shift,
2528                                      unsigned int *_hash_mask,
2529                                      unsigned long limit)
2530 {
2531         unsigned long long max = limit;
2532         unsigned long log2qty, size;
2533         void *table = NULL;
2534
2535         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2536         if (!numentries) {
2537                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2538                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2539                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2540                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2541                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2542
2543                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2544                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2545                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2546                 else
2547                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2548         }
2549         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2550         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2551
2552         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2553         if (max == 0) {
2554                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2555                 do_div(max, bucketsize);
2556         }
2557
2558         if (numentries > max)
2559                 numentries = max;
2560
2561         log2qty = long_log2(numentries);
2562
2563         do {
2564                 size = bucketsize << log2qty;
2565                 if (flags & HASH_EARLY)
2566                         table = alloc_bootmem(size);
2567                 else if (hashdist)
2568                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2569                 else {
2570                         unsigned long order;
2571                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2572                                 ;
2573                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2574                 }
2575         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2576
2577         if (!table)
2578                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2579
2580         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2581                tablename,
2582                (1U << log2qty),
2583                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2584                size);
2585
2586         if (_hash_shift)
2587                 *_hash_shift = log2qty;
2588         if (_hash_mask)
2589                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2590
2591         return table;
2592 }