7cff958e78136b8971825ceab4c21d5510533e65
[safe/jmp/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/memory_hotplug.h>
37 #include <linux/nodemask.h>
38 #include <linux/vmalloc.h>
39
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include "internal.h"
42
43 /*
44  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
45  * initializer cleaner
46  */
47 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
48 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
49 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
50 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
51 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
52 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
53 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
54 long nr_swap_pages;
55
56 /*
57  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
58  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
59  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
60  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
61  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
62  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
63  *
64  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
65  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
66  */
67 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
68
69 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
70
71 /*
72  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
73  * id is encoded in the upper bits of page->flags
74  */
75 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
76 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
77
78 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
79 int min_free_kbytes = 1024;
80
81 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
82 unsigned long __initdata nr_all_pages;
83
84 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
85 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
86 {
87         int ret = 0;
88         unsigned seq;
89         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
90
91         do {
92                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
93                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
94                         ret = 1;
95                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
96                         ret = 1;
97         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
98
99         return ret;
100 }
101
102 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
103 {
104 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
105         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
106                 return 0;
107 #endif
108         if (zone != page_zone(page))
109                 return 0;
110
111         return 1;
112 }
113 /*
114  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
115  */
116 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
117 {
118         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
119                 return 1;
120         if (!page_is_consistent(zone, page))
121                 return 1;
122
123         return 0;
124 }
125
126 #else
127 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
128 {
129         return 0;
130 }
131 #endif
132
133 static void bad_page(const char *function, struct page *page)
134 {
135         printk(KERN_EMERG "Bad page state at %s (in process '%s', page %p)\n",
136                 function, current->comm, page);
137         printk(KERN_EMERG "flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
138                 (int)(2*sizeof(unsigned long)), (unsigned long)page->flags,
139                 page->mapping, page_mapcount(page), page_count(page));
140         printk(KERN_EMERG "Backtrace:\n");
141         dump_stack();
142         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
143         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
144                         1 << PG_private |
145                         1 << PG_locked  |
146                         1 << PG_active  |
147                         1 << PG_dirty   |
148                         1 << PG_reclaim |
149                         1 << PG_slab    |
150                         1 << PG_swapcache |
151                         1 << PG_writeback );
152         set_page_count(page, 0);
153         reset_page_mapcount(page);
154         page->mapping = NULL;
155         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
156 }
157
158 /*
159  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
160  *
161  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
162  *
163  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
164  *
165  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
166  * the head page (even the head page has this).
167  *
168  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
169  * compound page's put_page() function.
170  *
171  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
172  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
173  * may not be compound.
174  */
175 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
176 {
177         int i;
178         int nr_pages = 1 << order;
179
180         page[1].mapping = NULL;
181         page[1].index = order;
182         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
183                 struct page *p = page + i;
184
185                 SetPageCompound(p);
186                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
187         }
188 }
189
190 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
191 {
192         int i;
193         int nr_pages = 1 << order;
194
195         if (!PageCompound(page))
196                 return;
197
198         if (page[1].index != order)
199                 bad_page(__FUNCTION__, page);
200
201         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
202                 struct page *p = page + i;
203
204                 if (!PageCompound(p))
205                         bad_page(__FUNCTION__, page);
206                 if (page_private(p) != (unsigned long)page)
207                         bad_page(__FUNCTION__, page);
208                 ClearPageCompound(p);
209         }
210 }
211
212 /*
213  * function for dealing with page's order in buddy system.
214  * zone->lock is already acquired when we use these.
215  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
216  */
217 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
218         return page_private(page);
219 }
220
221 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
222         set_page_private(page, order);
223         __SetPagePrivate(page);
224 }
225
226 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
227 {
228         __ClearPagePrivate(page);
229         set_page_private(page, 0);
230 }
231
232 /*
233  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
234  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
235  *
236  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
237  * the following equation:
238  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
239  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
240  * 1 buddy is #10:
241  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
242  *
243  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
244  * satisfies the following equation:
245  *     P = B & ~(1 << O)
246  *
247  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
248  */
249 static inline struct page *
250 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
251 {
252         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
253
254         return page + (buddy_idx - page_idx);
255 }
256
257 static inline unsigned long
258 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
259 {
260         return (page_idx & ~(1 << order));
261 }
262
263 /*
264  * This function checks whether a page is free && is the buddy
265  * we can do coalesce a page and its buddy if
266  * (a) the buddy is not in a hole &&
267  * (b) the buddy is free &&
268  * (c) the buddy is on the buddy system &&
269  * (d) a page and its buddy have the same order.
270  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
271  *
272  */
273 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
274 {
275 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
276         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
277                 return 0;
278 #endif
279
280        if (PagePrivate(page)           &&
281            (page_order(page) == order) &&
282             page_count(page) == 0)
283                return 1;
284        return 0;
285 }
286
287 /*
288  * Freeing function for a buddy system allocator.
289  *
290  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
291  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
292  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
293  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
294  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
295  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
296  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
297  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
298  * parts of the VM system.
299  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
300  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
301  * order is recorded in page_private(page) field.
302  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
303  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
304  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
305  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
306  * triggers coalescing into a block of larger size.            
307  *
308  * -- wli
309  */
310
311 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page,
312                 struct zone *zone, unsigned int order)
313 {
314         unsigned long page_idx;
315         int order_size = 1 << order;
316
317         if (unlikely(order))
318                 destroy_compound_page(page, order);
319
320         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
321
322         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
323         BUG_ON(bad_range(zone, page));
324
325         zone->free_pages += order_size;
326         while (order < MAX_ORDER-1) {
327                 unsigned long combined_idx;
328                 struct free_area *area;
329                 struct page *buddy;
330
331                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
332                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
333                         break;          /* Move the buddy up one level. */
334
335                 list_del(&buddy->lru);
336                 area = zone->free_area + order;
337                 area->nr_free--;
338                 rmv_page_order(buddy);
339                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
340                 page = page + (combined_idx - page_idx);
341                 page_idx = combined_idx;
342                 order++;
343         }
344         set_page_order(page, order);
345         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
346         zone->free_area[order].nr_free++;
347 }
348
349 static inline int free_pages_check(const char *function, struct page *page)
350 {
351         if (unlikely(page_mapcount(page) |
352                 (page->mapping != NULL)  |
353                 (page_count(page) != 0)  |
354                 (page->flags & (
355                         1 << PG_lru     |
356                         1 << PG_private |
357                         1 << PG_locked  |
358                         1 << PG_active  |
359                         1 << PG_reclaim |
360                         1 << PG_slab    |
361                         1 << PG_swapcache |
362                         1 << PG_writeback |
363                         1 << PG_reserved ))))
364                 bad_page(function, page);
365         if (PageDirty(page))
366                 __ClearPageDirty(page);
367         /*
368          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
369          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
370          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
371          */
372         return PageReserved(page);
373 }
374
375 /*
376  * Frees a list of pages. 
377  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
378  * count is the number of pages to free.
379  *
380  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
381  * see if this freeing clears that state.
382  *
383  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
384  * pinned" detection logic.
385  */
386 static int
387 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
388                 struct list_head *list, unsigned int order)
389 {
390         struct page *page = NULL;
391         int ret = 0;
392
393         spin_lock(&zone->lock);
394         zone->all_unreclaimable = 0;
395         zone->pages_scanned = 0;
396         while (!list_empty(list) && count--) {
397                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
398                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
399                 list_del(&page->lru);
400                 __free_pages_bulk(page, zone, order);
401                 ret++;
402         }
403         spin_unlock(&zone->lock);
404         return ret;
405 }
406
407 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
408 {
409         unsigned long flags;
410         LIST_HEAD(list);
411         int i;
412         int reserved = 0;
413
414         arch_free_page(page, order);
415
416 #ifndef CONFIG_MMU
417         if (order > 0)
418                 for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
419                         __put_page(page + i);
420 #endif
421
422         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
423                 reserved += free_pages_check(__FUNCTION__, page + i);
424         if (reserved)
425                 return;
426
427         list_add(&page->lru, &list);
428         mod_page_state(pgfree, 1 << order);
429         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
430         local_irq_save(flags);
431         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
432         local_irq_restore(flags);
433 }
434
435
436 /*
437  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
438  * Please do not alter this order without good reasons and regression
439  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
440  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
441  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
442  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
443  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
444  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
445  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
446  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
447  *
448  * -- wli
449  */
450 static inline struct page *
451 expand(struct zone *zone, struct page *page,
452         int low, int high, struct free_area *area)
453 {
454         unsigned long size = 1 << high;
455
456         while (high > low) {
457                 area--;
458                 high--;
459                 size >>= 1;
460                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
461                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
462                 area->nr_free++;
463                 set_page_order(&page[size], high);
464         }
465         return page;
466 }
467
468 /*
469  * This page is about to be returned from the page allocator
470  */
471 static int prep_new_page(struct page *page, int order)
472 {
473         if (unlikely(page_mapcount(page) |
474                 (page->mapping != NULL)  |
475                 (page_count(page) != 0)  |
476                 (page->flags & (
477                         1 << PG_lru     |
478                         1 << PG_private |
479                         1 << PG_locked  |
480                         1 << PG_active  |
481                         1 << PG_dirty   |
482                         1 << PG_reclaim |
483                         1 << PG_slab    |
484                         1 << PG_swapcache |
485                         1 << PG_writeback |
486                         1 << PG_reserved ))))
487                 bad_page(__FUNCTION__, page);
488
489         /*
490          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
491          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
492          */
493         if (PageReserved(page))
494                 return 1;
495
496         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
497                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
498                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
499         set_page_private(page, 0);
500         set_page_refs(page, order);
501         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
502         return 0;
503 }
504
505 /* 
506  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
507  * Call me with the zone->lock already held.
508  */
509 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
510 {
511         struct free_area * area;
512         unsigned int current_order;
513         struct page *page;
514
515         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
516                 area = zone->free_area + current_order;
517                 if (list_empty(&area->free_list))
518                         continue;
519
520                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
521                 list_del(&page->lru);
522                 rmv_page_order(page);
523                 area->nr_free--;
524                 zone->free_pages -= 1UL << order;
525                 return expand(zone, page, order, current_order, area);
526         }
527
528         return NULL;
529 }
530
531 /* 
532  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
533  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
534  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
535  */
536 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
537                         unsigned long count, struct list_head *list)
538 {
539         int i;
540         int allocated = 0;
541         struct page *page;
542         
543         spin_lock(&zone->lock);
544         for (i = 0; i < count; ++i) {
545                 page = __rmqueue(zone, order);
546                 if (page == NULL)
547                         break;
548                 allocated++;
549                 list_add_tail(&page->lru, list);
550         }
551         spin_unlock(&zone->lock);
552         return allocated;
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_NUMA
556 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
557 void drain_remote_pages(void)
558 {
559         struct zone *zone;
560         int i;
561         unsigned long flags;
562
563         local_irq_save(flags);
564         for_each_zone(zone) {
565                 struct per_cpu_pageset *pset;
566
567                 /* Do not drain local pagesets */
568                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
569                         continue;
570
571                 pset = zone->pageset[smp_processor_id()];
572                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
573                         struct per_cpu_pages *pcp;
574
575                         pcp = &pset->pcp[i];
576                         if (pcp->count)
577                                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
578                                                 &pcp->list, 0);
579                 }
580         }
581         local_irq_restore(flags);
582 }
583 #endif
584
585 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
586 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
587 {
588         unsigned long flags;
589         struct zone *zone;
590         int i;
591
592         for_each_zone(zone) {
593                 struct per_cpu_pageset *pset;
594
595                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
596                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
597                         struct per_cpu_pages *pcp;
598
599                         pcp = &pset->pcp[i];
600                         local_irq_save(flags);
601                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
602                                                 &pcp->list, 0);
603                         local_irq_restore(flags);
604                 }
605         }
606 }
607 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
608
609 #ifdef CONFIG_PM
610
611 void mark_free_pages(struct zone *zone)
612 {
613         unsigned long zone_pfn, flags;
614         int order;
615         struct list_head *curr;
616
617         if (!zone->spanned_pages)
618                 return;
619
620         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
621         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
622                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
623
624         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
625                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
626                         unsigned long start_pfn, i;
627
628                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
629
630                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
631                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
632         }
633         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
634 }
635
636 /*
637  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
638  */
639 void drain_local_pages(void)
640 {
641         unsigned long flags;
642
643         local_irq_save(flags);  
644         __drain_pages(smp_processor_id());
645         local_irq_restore(flags);       
646 }
647 #endif /* CONFIG_PM */
648
649 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z)
650 {
651 #ifdef CONFIG_NUMA
652         unsigned long flags;
653         int cpu;
654         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
655         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
656         struct per_cpu_pageset *p;
657
658         local_irq_save(flags);
659         cpu = smp_processor_id();
660         p = zone_pcp(z,cpu);
661         if (pg == orig) {
662                 p->numa_hit++;
663         } else {
664                 p->numa_miss++;
665                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
666         }
667         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
668                 p->local_node++;
669         else
670                 p->other_node++;
671         local_irq_restore(flags);
672 #endif
673 }
674
675 /*
676  * Free a 0-order page
677  */
678 static void FASTCALL(free_hot_cold_page(struct page *page, int cold));
679 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
680 {
681         struct zone *zone = page_zone(page);
682         struct per_cpu_pages *pcp;
683         unsigned long flags;
684
685         arch_free_page(page, 0);
686
687         if (PageAnon(page))
688                 page->mapping = NULL;
689         if (free_pages_check(__FUNCTION__, page))
690                 return;
691
692         inc_page_state(pgfree);
693         kernel_map_pages(page, 1, 0);
694
695         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
696         local_irq_save(flags);
697         list_add(&page->lru, &pcp->list);
698         pcp->count++;
699         if (pcp->count >= pcp->high)
700                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
701         local_irq_restore(flags);
702         put_cpu();
703 }
704
705 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
706 {
707         free_hot_cold_page(page, 0);
708 }
709         
710 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
711 {
712         free_hot_cold_page(page, 1);
713 }
714
715 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
716 {
717         int i;
718
719         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
720         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
721                 clear_highpage(page + i);
722 }
723
724 /*
725  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
726  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
727  * or two.
728  */
729 static struct page *
730 buffered_rmqueue(struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
731 {
732         unsigned long flags;
733         struct page *page;
734         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
735
736 again:
737         if (order == 0) {
738                 struct per_cpu_pages *pcp;
739
740                 page = NULL;
741                 pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
742                 local_irq_save(flags);
743                 if (!pcp->count)
744                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
745                                                 pcp->batch, &pcp->list);
746                 if (likely(pcp->count)) {
747                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
748                         list_del(&page->lru);
749                         pcp->count--;
750                 }
751                 local_irq_restore(flags);
752                 put_cpu();
753         } else {
754                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
755                 page = __rmqueue(zone, order);
756                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
757         }
758
759         if (page != NULL) {
760                 BUG_ON(bad_range(zone, page));
761                 mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
762                 if (prep_new_page(page, order))
763                         goto again;
764
765                 if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
766                         prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
767
768                 if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
769                         prep_compound_page(page, order);
770         }
771         return page;
772 }
773
774 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
775 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
776 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
777 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
778 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
779 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
780 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
781
782 /*
783  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
784  * of the allocation.
785  */
786 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
787                       int classzone_idx, int alloc_flags)
788 {
789         /* free_pages my go negative - that's OK */
790         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
791         int o;
792
793         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
794                 min -= min / 2;
795         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
796                 min -= min / 4;
797
798         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
799                 return 0;
800         for (o = 0; o < order; o++) {
801                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
802                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
803
804                 /* Require fewer higher order pages to be free */
805                 min >>= 1;
806
807                 if (free_pages <= min)
808                         return 0;
809         }
810         return 1;
811 }
812
813 /*
814  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
815  * a page.
816  */
817 static struct page *
818 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
819                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
820 {
821         struct zone **z = zonelist->zones;
822         struct page *page = NULL;
823         int classzone_idx = zone_idx(*z);
824
825         /*
826          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
827          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
828          */
829         do {
830                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
831                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
832                         continue;
833
834                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
835                         unsigned long mark;
836                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
837                                 mark = (*z)->pages_min;
838                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
839                                 mark = (*z)->pages_low;
840                         else
841                                 mark = (*z)->pages_high;
842                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
843                                     classzone_idx, alloc_flags))
844                                 continue;
845                 }
846
847                 page = buffered_rmqueue(*z, order, gfp_mask);
848                 if (page) {
849                         zone_statistics(zonelist, *z);
850                         break;
851                 }
852         } while (*(++z) != NULL);
853         return page;
854 }
855
856 /*
857  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
858  */
859 struct page * fastcall
860 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
861                 struct zonelist *zonelist)
862 {
863         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
864         struct zone **z;
865         struct page *page;
866         struct reclaim_state reclaim_state;
867         struct task_struct *p = current;
868         int do_retry;
869         int alloc_flags;
870         int did_some_progress;
871
872         might_sleep_if(wait);
873
874 restart:
875         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
876
877         if (unlikely(*z == NULL)) {
878                 /* Should this ever happen?? */
879                 return NULL;
880         }
881
882         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
883                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
884         if (page)
885                 goto got_pg;
886
887         do {
888                 wakeup_kswapd(*z, order);
889         } while (*(++z));
890
891         /*
892          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
893          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
894          * to how we want to proceed.
895          *
896          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
897          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
898          * policy.
899          */
900         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
901         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
902                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
903         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
904                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
905         alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
906
907         /*
908          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
909          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
910          *
911          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
912          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
913          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
914          */
915         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
916         if (page)
917                 goto got_pg;
918
919         /* This allocation should allow future memory freeing. */
920
921         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
922                         && !in_interrupt()) {
923                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
924 nofail_alloc:
925                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
926                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
927                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
928                         if (page)
929                                 goto got_pg;
930                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
931                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
932                                 goto nofail_alloc;
933                         }
934                 }
935                 goto nopage;
936         }
937
938         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
939         if (!wait)
940                 goto nopage;
941
942 rebalance:
943         cond_resched();
944
945         /* We now go into synchronous reclaim */
946         p->flags |= PF_MEMALLOC;
947         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
948         p->reclaim_state = &reclaim_state;
949
950         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
951
952         p->reclaim_state = NULL;
953         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
954
955         cond_resched();
956
957         if (likely(did_some_progress)) {
958                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
959                                                 zonelist, alloc_flags);
960                 if (page)
961                         goto got_pg;
962         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
963                 /*
964                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
965                  * very high watermark here, this is only to catch
966                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
967                  * under heavy pressure.
968                  */
969                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
970                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
971                 if (page)
972                         goto got_pg;
973
974                 out_of_memory(gfp_mask, order);
975                 goto restart;
976         }
977
978         /*
979          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
980          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
981          *
982          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
983          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
984          */
985         do_retry = 0;
986         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
987                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
988                         do_retry = 1;
989                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
990                         do_retry = 1;
991         }
992         if (do_retry) {
993                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
994                 goto rebalance;
995         }
996
997 nopage:
998         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
999                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1000                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1001                         p->comm, order, gfp_mask);
1002                 dump_stack();
1003                 show_mem();
1004         }
1005 got_pg:
1006         return page;
1007 }
1008
1009 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1010
1011 /*
1012  * Common helper functions.
1013  */
1014 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1015 {
1016         struct page * page;
1017         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1018         if (!page)
1019                 return 0;
1020         return (unsigned long) page_address(page);
1021 }
1022
1023 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1024
1025 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1026 {
1027         struct page * page;
1028
1029         /*
1030          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1031          * a highmem page
1032          */
1033         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1034
1035         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1036         if (page)
1037                 return (unsigned long) page_address(page);
1038         return 0;
1039 }
1040
1041 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1042
1043 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1044 {
1045         int i = pagevec_count(pvec);
1046
1047         while (--i >= 0)
1048                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1049 }
1050
1051 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1052 {
1053         if (put_page_testzero(page)) {
1054                 if (order == 0)
1055                         free_hot_page(page);
1056                 else
1057                         __free_pages_ok(page, order);
1058         }
1059 }
1060
1061 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1062
1063 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1064 {
1065         if (addr != 0) {
1066                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1067                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1068         }
1069 }
1070
1071 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1072
1073 /*
1074  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1075  */
1076 unsigned int nr_free_pages(void)
1077 {
1078         unsigned int sum = 0;
1079         struct zone *zone;
1080
1081         for_each_zone(zone)
1082                 sum += zone->free_pages;
1083
1084         return sum;
1085 }
1086
1087 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1088
1089 #ifdef CONFIG_NUMA
1090 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1091 {
1092         unsigned int i, sum = 0;
1093
1094         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1095                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1096
1097         return sum;
1098 }
1099 #endif
1100
1101 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1102 {
1103         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1104         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1105         unsigned int sum = 0;
1106
1107         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1108         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1109         struct zone *zone;
1110
1111         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1112                 unsigned long size = zone->present_pages;
1113                 unsigned long high = zone->pages_high;
1114                 if (size > high)
1115                         sum += size - high;
1116         }
1117
1118         return sum;
1119 }
1120
1121 /*
1122  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1123  */
1124 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1125 {
1126         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1127 }
1128
1129 /*
1130  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1131  */
1132 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1133 {
1134         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1135 }
1136
1137 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1138 unsigned int nr_free_highpages (void)
1139 {
1140         pg_data_t *pgdat;
1141         unsigned int pages = 0;
1142
1143         for_each_pgdat(pgdat)
1144                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1145
1146         return pages;
1147 }
1148 #endif
1149
1150 #ifdef CONFIG_NUMA
1151 static void show_node(struct zone *zone)
1152 {
1153         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1154 }
1155 #else
1156 #define show_node(zone) do { } while (0)
1157 #endif
1158
1159 /*
1160  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1161  * The result is unavoidably approximate - it can change
1162  * during and after execution of this function.
1163  */
1164 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1165
1166 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1167 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1168 #ifdef CONFIG_SMP
1169 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1170 #endif
1171
1172 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1173 {
1174         int cpu = 0;
1175
1176         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1177         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1178
1179         cpu = first_cpu(*cpumask);
1180         while (cpu < NR_CPUS) {
1181                 unsigned long *in, *out, off;
1182
1183                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1184
1185                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1186
1187                 if (cpu < NR_CPUS)
1188                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1189
1190                 out = (unsigned long *)ret;
1191                 for (off = 0; off < nr; off++)
1192                         *out++ += *in++;
1193         }
1194 }
1195
1196 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1197 {
1198         int nr;
1199         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1200
1201         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1202         nr /= sizeof(unsigned long);
1203
1204         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1205 }
1206
1207 void get_page_state(struct page_state *ret)
1208 {
1209         int nr;
1210         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1211
1212         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1213         nr /= sizeof(unsigned long);
1214
1215         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1216 }
1217
1218 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1219 {
1220         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1221
1222         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1223 }
1224
1225 unsigned long __read_page_state(unsigned long offset)
1226 {
1227         unsigned long ret = 0;
1228         int cpu;
1229
1230         for_each_online_cpu(cpu) {
1231                 unsigned long in;
1232
1233                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1234                 ret += *((unsigned long *)in);
1235         }
1236         return ret;
1237 }
1238
1239 void __mod_page_state(unsigned long offset, unsigned long delta)
1240 {
1241         unsigned long flags;
1242         void* ptr;
1243
1244         local_irq_save(flags);
1245         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1246         *(unsigned long*)(ptr + offset) += delta;
1247         local_irq_restore(flags);
1248 }
1249
1250 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state);
1251
1252 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1253                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1254 {
1255         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1256         int i;
1257
1258         *active = 0;
1259         *inactive = 0;
1260         *free = 0;
1261         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1262                 *active += zones[i].nr_active;
1263                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1264                 *free += zones[i].free_pages;
1265         }
1266 }
1267
1268 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1269                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1270 {
1271         struct pglist_data *pgdat;
1272
1273         *active = 0;
1274         *inactive = 0;
1275         *free = 0;
1276         for_each_pgdat(pgdat) {
1277                 unsigned long l, m, n;
1278                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1279                 *active += l;
1280                 *inactive += m;
1281                 *free += n;
1282         }
1283 }
1284
1285 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1286 {
1287         val->totalram = totalram_pages;
1288         val->sharedram = 0;
1289         val->freeram = nr_free_pages();
1290         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1291 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1292         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1293         val->freehigh = nr_free_highpages();
1294 #else
1295         val->totalhigh = 0;
1296         val->freehigh = 0;
1297 #endif
1298         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1299 }
1300
1301 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1302
1303 #ifdef CONFIG_NUMA
1304 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1305 {
1306         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1307
1308         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1309         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1310         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1311         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1312         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1313 }
1314 #endif
1315
1316 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1317
1318 /*
1319  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1320  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1321  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1322  */
1323 void show_free_areas(void)
1324 {
1325         struct page_state ps;
1326         int cpu, temperature;
1327         unsigned long active;
1328         unsigned long inactive;
1329         unsigned long free;
1330         struct zone *zone;
1331
1332         for_each_zone(zone) {
1333                 show_node(zone);
1334                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1335
1336                 if (!zone->present_pages) {
1337                         printk(" empty\n");
1338                         continue;
1339                 } else
1340                         printk("\n");
1341
1342                 for_each_online_cpu(cpu) {
1343                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1344
1345                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1346
1347                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1348                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1349                                         cpu,
1350                                         temperature ? "cold" : "hot",
1351                                         pageset->pcp[temperature].high,
1352                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1353                                         pageset->pcp[temperature].count);
1354                 }
1355         }
1356
1357         get_page_state(&ps);
1358         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1359
1360         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1361                 K(nr_free_pages()),
1362                 K(nr_free_highpages()));
1363
1364         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1365                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1366                 active,
1367                 inactive,
1368                 ps.nr_dirty,
1369                 ps.nr_writeback,
1370                 ps.nr_unstable,
1371                 nr_free_pages(),
1372                 ps.nr_slab,
1373                 ps.nr_mapped,
1374                 ps.nr_page_table_pages);
1375
1376         for_each_zone(zone) {
1377                 int i;
1378
1379                 show_node(zone);
1380                 printk("%s"
1381                         " free:%lukB"
1382                         " min:%lukB"
1383                         " low:%lukB"
1384                         " high:%lukB"
1385                         " active:%lukB"
1386                         " inactive:%lukB"
1387                         " present:%lukB"
1388                         " pages_scanned:%lu"
1389                         " all_unreclaimable? %s"
1390                         "\n",
1391                         zone->name,
1392                         K(zone->free_pages),
1393                         K(zone->pages_min),
1394                         K(zone->pages_low),
1395                         K(zone->pages_high),
1396                         K(zone->nr_active),
1397                         K(zone->nr_inactive),
1398                         K(zone->present_pages),
1399                         zone->pages_scanned,
1400                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1401                         );
1402                 printk("lowmem_reserve[]:");
1403                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1404                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1405                 printk("\n");
1406         }
1407
1408         for_each_zone(zone) {
1409                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1410
1411                 show_node(zone);
1412                 printk("%s: ", zone->name);
1413                 if (!zone->present_pages) {
1414                         printk("empty\n");
1415                         continue;
1416                 }
1417
1418                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1419                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1420                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1421                         total += nr << order;
1422                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1423                 }
1424                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1425                 printk("= %lukB\n", K(total));
1426         }
1427
1428         show_swap_cache_info();
1429 }
1430
1431 /*
1432  * Builds allocation fallback zone lists.
1433  */
1434 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1435 {
1436         switch (k) {
1437                 struct zone *zone;
1438         default:
1439                 BUG();
1440         case ZONE_HIGHMEM:
1441                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1442                 if (zone->present_pages) {
1443 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1444                         BUG();
1445 #endif
1446                         zonelist->zones[j++] = zone;
1447                 }
1448         case ZONE_NORMAL:
1449                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1450                 if (zone->present_pages)
1451                         zonelist->zones[j++] = zone;
1452         case ZONE_DMA32:
1453                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
1454                 if (zone->present_pages)
1455                         zonelist->zones[j++] = zone;
1456         case ZONE_DMA:
1457                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1458                 if (zone->present_pages)
1459                         zonelist->zones[j++] = zone;
1460         }
1461
1462         return j;
1463 }
1464
1465 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1466 {
1467         int res = ZONE_NORMAL;
1468         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1469                 res = ZONE_HIGHMEM;
1470         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1471                 res = ZONE_DMA32;
1472         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1473                 res = ZONE_DMA;
1474         return res;
1475 }
1476
1477 #ifdef CONFIG_NUMA
1478 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1479 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1480 /**
1481  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1482  * @node: node whose fallback list we're appending
1483  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1484  *
1485  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1486  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1487  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1488  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1489  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1490  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1491  * on them otherwise.
1492  * It returns -1 if no node is found.
1493  */
1494 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1495 {
1496         int i, n, val;
1497         int min_val = INT_MAX;
1498         int best_node = -1;
1499
1500         for_each_online_node(i) {
1501                 cpumask_t tmp;
1502
1503                 /* Start from local node */
1504                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1505
1506                 /* Don't want a node to appear more than once */
1507                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1508                         continue;
1509
1510                 /* Use the local node if we haven't already */
1511                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1512                         best_node = node;
1513                         break;
1514                 }
1515
1516                 /* Use the distance array to find the distance */
1517                 val = node_distance(node, n);
1518
1519                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1520                 tmp = node_to_cpumask(n);
1521                 if (!cpus_empty(tmp))
1522                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1523
1524                 /* Slight preference for less loaded node */
1525                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1526                 val += node_load[n];
1527
1528                 if (val < min_val) {
1529                         min_val = val;
1530                         best_node = n;
1531                 }
1532         }
1533
1534         if (best_node >= 0)
1535                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1536
1537         return best_node;
1538 }
1539
1540 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1541 {
1542         int i, j, k, node, local_node;
1543         int prev_node, load;
1544         struct zonelist *zonelist;
1545         nodemask_t used_mask;
1546
1547         /* initialize zonelists */
1548         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1549                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1550                 zonelist->zones[0] = NULL;
1551         }
1552
1553         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1554         local_node = pgdat->node_id;
1555         load = num_online_nodes();
1556         prev_node = local_node;
1557         nodes_clear(used_mask);
1558         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1559                 /*
1560                  * We don't want to pressure a particular node.
1561                  * So adding penalty to the first node in same
1562                  * distance group to make it round-robin.
1563                  */
1564                 if (node_distance(local_node, node) !=
1565                                 node_distance(local_node, prev_node))
1566                         node_load[node] += load;
1567                 prev_node = node;
1568                 load--;
1569                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1570                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1571                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1572
1573                         k = highest_zone(i);
1574
1575                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1576                         zonelist->zones[j] = NULL;
1577                 }
1578         }
1579 }
1580
1581 #else   /* CONFIG_NUMA */
1582
1583 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1584 {
1585         int i, j, k, node, local_node;
1586
1587         local_node = pgdat->node_id;
1588         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1589                 struct zonelist *zonelist;
1590
1591                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1592
1593                 j = 0;
1594                 k = highest_zone(i);
1595                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1596                 /*
1597                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1598                  * of all the other nodes.
1599                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1600                  * building the zones for node N, we make sure that the
1601                  * zones coming right after the local ones are those from
1602                  * node N+1 (modulo N)
1603                  */
1604                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1605                         if (!node_online(node))
1606                                 continue;
1607                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1608                 }
1609                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1610                         if (!node_online(node))
1611                                 continue;
1612                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1613                 }
1614
1615                 zonelist->zones[j] = NULL;
1616         }
1617 }
1618
1619 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1620
1621 void __init build_all_zonelists(void)
1622 {
1623         int i;
1624
1625         for_each_online_node(i)
1626                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1627         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1628         cpuset_init_current_mems_allowed();
1629 }
1630
1631 /*
1632  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1633  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1634  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1635  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1636  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1637  * conservative, even though it seems large.
1638  *
1639  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1640  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1641  */
1642 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1643
1644 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1645 {
1646         unsigned long size = 1;
1647
1648         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1649
1650         while (size < pages)
1651                 size <<= 1;
1652
1653         /*
1654          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1655          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1656          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1657          */
1658         size = min(size, 4096UL);
1659
1660         return max(size, 4UL);
1661 }
1662
1663 /*
1664  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1665  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1666  * hash function before the remainder is taken.
1667  */
1668 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1669 {
1670         return ffz(~size);
1671 }
1672
1673 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1674
1675 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1676                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1677 {
1678         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1679         int i;
1680
1681         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1682                 totalpages += zones_size[i];
1683         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1684
1685         realtotalpages = totalpages;
1686         if (zholes_size)
1687                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1688                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1689         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1690         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1691 }
1692
1693
1694 /*
1695  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1696  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1697  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1698  */
1699 void __devinit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1700                 unsigned long start_pfn)
1701 {
1702         struct page *page;
1703         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1704         unsigned long pfn;
1705
1706         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1707                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1708                         continue;
1709                 page = pfn_to_page(pfn);
1710                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1711                 set_page_count(page, 1);
1712                 reset_page_mapcount(page);
1713                 SetPageReserved(page);
1714                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1715 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1716                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1717                 if (!is_highmem_idx(zone))
1718                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1719 #endif
1720         }
1721 }
1722
1723 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1724                                 unsigned long size)
1725 {
1726         int order;
1727         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1728                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1729                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1730         }
1731 }
1732
1733 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1734 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1735                 unsigned long size)
1736 {
1737         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1738         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1739
1740         if (FLAGS_HAS_NODE)
1741                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1742         else
1743                 for (; snum <= end; snum++)
1744                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1745 }
1746
1747 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1748 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1749         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1750 #endif
1751
1752 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1753 {
1754         int batch;
1755
1756         /*
1757          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1758          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1759          *
1760          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1761          */
1762         batch = zone->present_pages / 1024;
1763         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1764                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1765         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1766         if (batch < 1)
1767                 batch = 1;
1768
1769         /*
1770          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1771          * of 2 value was found to be more likely to have
1772          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1773          *
1774          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1775          * batches of pages, one task can end up with a lot
1776          * of pages of one half of the possible page colors
1777          * and the other with pages of the other colors.
1778          */
1779         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1780
1781         return batch;
1782 }
1783
1784 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1785 {
1786         struct per_cpu_pages *pcp;
1787
1788         memset(p, 0, sizeof(*p));
1789
1790         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1791         pcp->count = 0;
1792         pcp->high = 6 * batch;
1793         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1794         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1795
1796         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1797         pcp->count = 0;
1798         pcp->high = 2 * batch;
1799         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1800         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1801 }
1802
1803 #ifdef CONFIG_NUMA
1804 /*
1805  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1806  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1807  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1808  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1809  * with interrupts disabled.
1810  *
1811  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1812  *
1813  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1814  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1815  * hotplugged processors.
1816  *
1817  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1818  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1819  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1820  */
1821 static struct per_cpu_pageset
1822         boot_pageset[NR_CPUS];
1823
1824 /*
1825  * Dynamically allocate memory for the
1826  * per cpu pageset array in struct zone.
1827  */
1828 static int __devinit process_zones(int cpu)
1829 {
1830         struct zone *zone, *dzone;
1831
1832         for_each_zone(zone) {
1833
1834                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1835                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1836                 if (!zone->pageset[cpu])
1837                         goto bad;
1838
1839                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1840         }
1841
1842         return 0;
1843 bad:
1844         for_each_zone(dzone) {
1845                 if (dzone == zone)
1846                         break;
1847                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1848                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1849         }
1850         return -ENOMEM;
1851 }
1852
1853 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1854 {
1855 #ifdef CONFIG_NUMA
1856         struct zone *zone;
1857
1858         for_each_zone(zone) {
1859                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1860
1861                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1862                 kfree(pset);
1863         }
1864 #endif
1865 }
1866
1867 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1868                 unsigned long action,
1869                 void *hcpu)
1870 {
1871         int cpu = (long)hcpu;
1872         int ret = NOTIFY_OK;
1873
1874         switch (action) {
1875                 case CPU_UP_PREPARE:
1876                         if (process_zones(cpu))
1877                                 ret = NOTIFY_BAD;
1878                         break;
1879                 case CPU_UP_CANCELED:
1880                 case CPU_DEAD:
1881                         free_zone_pagesets(cpu);
1882                         break;
1883                 default:
1884                         break;
1885         }
1886         return ret;
1887 }
1888
1889 static struct notifier_block pageset_notifier =
1890         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1891
1892 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1893 {
1894         int err;
1895
1896         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1897          * A cpuup callback will do this for every cpu
1898          * as it comes online
1899          */
1900         err = process_zones(smp_processor_id());
1901         BUG_ON(err);
1902         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1903 }
1904
1905 #endif
1906
1907 static __devinit
1908 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1909 {
1910         int i;
1911         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1912
1913         /*
1914          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1915          * per zone.
1916          */
1917         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1918         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1919         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1920                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1921                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1922
1923         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1924                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1925 }
1926
1927 static __devinit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1928 {
1929         int cpu;
1930         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1931
1932         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1933 #ifdef CONFIG_NUMA
1934                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1935                 zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1936                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1937 #else
1938                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1939 #endif
1940         }
1941         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1942                 zone->name, zone->present_pages, batch);
1943 }
1944
1945 static __devinit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1946                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
1947 {
1948         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1949
1950         zone_wait_table_init(zone, size);
1951         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1952
1953         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
1954         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1955
1956         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1957
1958         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1959 }
1960
1961 /*
1962  * Set up the zone data structures:
1963  *   - mark all pages reserved
1964  *   - mark all memory queues empty
1965  *   - clear the memory bitmaps
1966  */
1967 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1968                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1969 {
1970         unsigned long j;
1971         int nid = pgdat->node_id;
1972         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1973
1974         pgdat_resize_init(pgdat);
1975         pgdat->nr_zones = 0;
1976         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1977         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1978         
1979         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1980                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1981                 unsigned long size, realsize;
1982
1983                 realsize = size = zones_size[j];
1984                 if (zholes_size)
1985                         realsize -= zholes_size[j];
1986
1987                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
1988                         nr_kernel_pages += realsize;
1989                 nr_all_pages += realsize;
1990
1991                 zone->spanned_pages = size;
1992                 zone->present_pages = realsize;
1993                 zone->name = zone_names[j];
1994                 spin_lock_init(&zone->lock);
1995                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1996                 zone_seqlock_init(zone);
1997                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1998                 zone->free_pages = 0;
1999
2000                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2001
2002                 zone_pcp_init(zone);
2003                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2004                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2005                 zone->nr_scan_active = 0;
2006                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2007                 zone->nr_active = 0;
2008                 zone->nr_inactive = 0;
2009                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2010                 if (!size)
2011                         continue;
2012
2013                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2014                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2015                 zone_start_pfn += size;
2016         }
2017 }
2018
2019 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2020 {
2021         /* Skip empty nodes */
2022         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2023                 return;
2024
2025 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2026         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2027         if (!pgdat->node_mem_map) {
2028                 unsigned long size;
2029                 struct page *map;
2030
2031                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2032                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2033                 if (!map)
2034                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2035                 pgdat->node_mem_map = map;
2036         }
2037 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2038         /*
2039          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2040          */
2041         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2042                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2043 #endif
2044 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2045 }
2046
2047 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2048                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2049                 unsigned long *zholes_size)
2050 {
2051         pgdat->node_id = nid;
2052         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2053         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2054
2055         alloc_node_mem_map(pgdat);
2056
2057         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2058 }
2059
2060 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2061 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2062 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2063
2064 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2065 #endif
2066
2067 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2068 {
2069         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2070                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2071 }
2072
2073 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2074
2075 #include <linux/seq_file.h>
2076
2077 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2078 {
2079         pg_data_t *pgdat;
2080         loff_t node = *pos;
2081
2082         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2083                 --node;
2084
2085         return pgdat;
2086 }
2087
2088 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2089 {
2090         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2091
2092         (*pos)++;
2093         return pgdat->pgdat_next;
2094 }
2095
2096 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2097 {
2098 }
2099
2100 /* 
2101  * This walks the free areas for each zone.
2102  */
2103 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2104 {
2105         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2106         struct zone *zone;
2107         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2108         unsigned long flags;
2109         int order;
2110
2111         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2112                 if (!zone->present_pages)
2113                         continue;
2114
2115                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2116                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2117                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2118                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2119                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2120                 seq_putc(m, '\n');
2121         }
2122         return 0;
2123 }
2124
2125 struct seq_operations fragmentation_op = {
2126         .start  = frag_start,
2127         .next   = frag_next,
2128         .stop   = frag_stop,
2129         .show   = frag_show,
2130 };
2131
2132 /*
2133  * Output information about zones in @pgdat.
2134  */
2135 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2136 {
2137         pg_data_t *pgdat = arg;
2138         struct zone *zone;
2139         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2140         unsigned long flags;
2141
2142         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2143                 int i;
2144
2145                 if (!zone->present_pages)
2146                         continue;
2147
2148                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2149                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2150                 seq_printf(m,
2151                            "\n  pages free     %lu"
2152                            "\n        min      %lu"
2153                            "\n        low      %lu"
2154                            "\n        high     %lu"
2155                            "\n        active   %lu"
2156                            "\n        inactive %lu"
2157                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2158                            "\n        spanned  %lu"
2159                            "\n        present  %lu",
2160                            zone->free_pages,
2161                            zone->pages_min,
2162                            zone->pages_low,
2163                            zone->pages_high,
2164                            zone->nr_active,
2165                            zone->nr_inactive,
2166                            zone->pages_scanned,
2167                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2168                            zone->spanned_pages,
2169                            zone->present_pages);
2170                 seq_printf(m,
2171                            "\n        protection: (%lu",
2172                            zone->lowmem_reserve[0]);
2173                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2174                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2175                 seq_printf(m,
2176                            ")"
2177                            "\n  pagesets");
2178                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2179                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2180                         int j;
2181
2182                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2183                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2184                                 if (pageset->pcp[j].count)
2185                                         break;
2186                         }
2187                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2188                                 continue;
2189                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2190                                 seq_printf(m,
2191                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2192                                            "\n              count: %i"
2193                                            "\n              high:  %i"
2194                                            "\n              batch: %i",
2195                                            i, j,
2196                                            pageset->pcp[j].count,
2197                                            pageset->pcp[j].high,
2198                                            pageset->pcp[j].batch);
2199                         }
2200 #ifdef CONFIG_NUMA
2201                         seq_printf(m,
2202                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2203                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2204                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2205                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2206                                    "\n            local_node:     %lu"
2207                                    "\n            other_node:     %lu",
2208                                    pageset->numa_hit,
2209                                    pageset->numa_miss,
2210                                    pageset->numa_foreign,
2211                                    pageset->interleave_hit,
2212                                    pageset->local_node,
2213                                    pageset->other_node);
2214 #endif
2215                 }
2216                 seq_printf(m,
2217                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2218                            "\n  prev_priority:     %i"
2219                            "\n  temp_priority:     %i"
2220                            "\n  start_pfn:         %lu",
2221                            zone->all_unreclaimable,
2222                            zone->prev_priority,
2223                            zone->temp_priority,
2224                            zone->zone_start_pfn);
2225                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2226                 seq_putc(m, '\n');
2227         }
2228         return 0;
2229 }
2230
2231 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2232         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2233                                * fragmentation. */
2234         .next   = frag_next,
2235         .stop   = frag_stop,
2236         .show   = zoneinfo_show,
2237 };
2238
2239 static char *vmstat_text[] = {
2240         "nr_dirty",
2241         "nr_writeback",
2242         "nr_unstable",
2243         "nr_page_table_pages",
2244         "nr_mapped",
2245         "nr_slab",
2246
2247         "pgpgin",
2248         "pgpgout",
2249         "pswpin",
2250         "pswpout",
2251         "pgalloc_high",
2252
2253         "pgalloc_normal",
2254         "pgalloc_dma",
2255         "pgfree",
2256         "pgactivate",
2257         "pgdeactivate",
2258
2259         "pgfault",
2260         "pgmajfault",
2261         "pgrefill_high",
2262         "pgrefill_normal",
2263         "pgrefill_dma",
2264
2265         "pgsteal_high",
2266         "pgsteal_normal",
2267         "pgsteal_dma",
2268         "pgscan_kswapd_high",
2269         "pgscan_kswapd_normal",
2270
2271         "pgscan_kswapd_dma",
2272         "pgscan_direct_high",
2273         "pgscan_direct_normal",
2274         "pgscan_direct_dma",
2275         "pginodesteal",
2276
2277         "slabs_scanned",
2278         "kswapd_steal",
2279         "kswapd_inodesteal",
2280         "pageoutrun",
2281         "allocstall",
2282
2283         "pgrotated",
2284         "nr_bounce",
2285 };
2286
2287 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2288 {
2289         struct page_state *ps;
2290
2291         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2292                 return NULL;
2293
2294         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2295         m->private = ps;
2296         if (!ps)
2297                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2298         get_full_page_state(ps);
2299         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2300         ps->pgpgout /= 2;
2301         return (unsigned long *)ps + *pos;
2302 }
2303
2304 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2305 {
2306         (*pos)++;
2307         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2308                 return NULL;
2309         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2310 }
2311
2312 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2313 {
2314         unsigned long *l = arg;
2315         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2316
2317         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2318         return 0;
2319 }
2320
2321 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2322 {
2323         kfree(m->private);
2324         m->private = NULL;
2325 }
2326
2327 struct seq_operations vmstat_op = {
2328         .start  = vmstat_start,
2329         .next   = vmstat_next,
2330         .stop   = vmstat_stop,
2331         .show   = vmstat_show,
2332 };
2333
2334 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2335
2336 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2337 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2338                                  unsigned long action, void *hcpu)
2339 {
2340         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2341         long *count;
2342         unsigned long *src, *dest;
2343
2344         if (action == CPU_DEAD) {
2345                 int i;
2346
2347                 /* Drain local pagecache count. */
2348                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2349                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2350                 *count = 0;
2351                 local_irq_disable();
2352                 __drain_pages(cpu);
2353
2354                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2355                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2356                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2357
2358                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2359                                 i++) {
2360                         dest[i] += src[i];
2361                         src[i] = 0;
2362                 }
2363
2364                 local_irq_enable();
2365         }
2366         return NOTIFY_OK;
2367 }
2368 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2369
2370 void __init page_alloc_init(void)
2371 {
2372         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2373 }
2374
2375 /*
2376  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2377  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2378  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2379  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2380  */
2381 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2382 {
2383         struct pglist_data *pgdat;
2384         int j, idx;
2385
2386         for_each_pgdat(pgdat) {
2387                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2388                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2389                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2390
2391                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2392
2393                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2394                                 struct zone *lower_zone;
2395
2396                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2397                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2398
2399                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2400                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2401                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2402                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2403                         }
2404                 }
2405         }
2406 }
2407
2408 /*
2409  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2410  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2411  *      with respect to min_free_kbytes.
2412  */
2413 void setup_per_zone_pages_min(void)
2414 {
2415         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2416         unsigned long lowmem_pages = 0;
2417         struct zone *zone;
2418         unsigned long flags;
2419
2420         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2421         for_each_zone(zone) {
2422                 if (!is_highmem(zone))
2423                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2424         }
2425
2426         for_each_zone(zone) {
2427                 unsigned long tmp;
2428                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2429                 tmp = (pages_min * zone->present_pages) / lowmem_pages;
2430                 if (is_highmem(zone)) {
2431                         /*
2432                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2433                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2434                          * value here.
2435                          *
2436                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2437                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2438                          * not be capped for highmem.
2439                          */
2440                         int min_pages;
2441
2442                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2443                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2444                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2445                         if (min_pages > 128)
2446                                 min_pages = 128;
2447                         zone->pages_min = min_pages;
2448                 } else {
2449                         /*
2450                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2451                          * proportionate to the zone's size.
2452                          */
2453                         zone->pages_min = tmp;
2454                 }
2455
2456                 zone->pages_low   = zone->pages_min + tmp / 4;
2457                 zone->pages_high  = zone->pages_min + tmp / 2;
2458                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2459         }
2460 }
2461
2462 /*
2463  * Initialise min_free_kbytes.
2464  *
2465  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2466  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2467  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2468  *
2469  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2470  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2471  *
2472  * which yields
2473  *
2474  * 16MB:        512k
2475  * 32MB:        724k
2476  * 64MB:        1024k
2477  * 128MB:       1448k
2478  * 256MB:       2048k
2479  * 512MB:       2896k
2480  * 1024MB:      4096k
2481  * 2048MB:      5792k
2482  * 4096MB:      8192k
2483  * 8192MB:      11584k
2484  * 16384MB:     16384k
2485  */
2486 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2487 {
2488         unsigned long lowmem_kbytes;
2489
2490         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2491
2492         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2493         if (min_free_kbytes < 128)
2494                 min_free_kbytes = 128;
2495         if (min_free_kbytes > 65536)
2496                 min_free_kbytes = 65536;
2497         setup_per_zone_pages_min();
2498         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2499         return 0;
2500 }
2501 module_init(init_per_zone_pages_min)
2502
2503 /*
2504  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2505  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2506  *      changes.
2507  */
2508 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2509         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2510 {
2511         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2512         setup_per_zone_pages_min();
2513         return 0;
2514 }
2515
2516 /*
2517  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2518  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2519  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2520  *
2521  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2522  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2523  * if in function of the boot time zone sizes.
2524  */
2525 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2526         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2527 {
2528         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2529         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2530         return 0;
2531 }
2532
2533 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2534
2535 #ifdef CONFIG_NUMA
2536 static int __init set_hashdist(char *str)
2537 {
2538         if (!str)
2539                 return 0;
2540         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2541         return 1;
2542 }
2543 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2544 #endif
2545
2546 /*
2547  * allocate a large system hash table from bootmem
2548  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2549  *   quantity of entries
2550  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2551  */
2552 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2553                                      unsigned long bucketsize,
2554                                      unsigned long numentries,
2555                                      int scale,
2556                                      int flags,
2557                                      unsigned int *_hash_shift,
2558                                      unsigned int *_hash_mask,
2559                                      unsigned long limit)
2560 {
2561         unsigned long long max = limit;
2562         unsigned long log2qty, size;
2563         void *table = NULL;
2564
2565         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2566         if (!numentries) {
2567                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2568                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2569                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2570                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2571                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2572
2573                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2574                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2575                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2576                 else
2577                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2578         }
2579         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2580         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2581
2582         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2583         if (max == 0) {
2584                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2585                 do_div(max, bucketsize);
2586         }
2587
2588         if (numentries > max)
2589                 numentries = max;
2590
2591         log2qty = long_log2(numentries);
2592
2593         do {
2594                 size = bucketsize << log2qty;
2595                 if (flags & HASH_EARLY)
2596                         table = alloc_bootmem(size);
2597                 else if (hashdist)
2598                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2599                 else {
2600                         unsigned long order;
2601                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2602                                 ;
2603                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2604                 }
2605         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2606
2607         if (!table)
2608                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2609
2610         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2611                tablename,
2612                (1U << log2qty),
2613                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2614                size);
2615
2616         if (_hash_shift)
2617                 *_hash_shift = log2qty;
2618         if (_hash_mask)
2619                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2620
2621         return table;
2622 }