[PATCH] reduce MAX_NR_ZONES: page allocator ZONE_HIGHMEM cleanup
[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/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40
41 #include <asm/tlbflush.h>
42 #include <asm/div64.h>
43 #include "internal.h"
44
45 /*
46  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
47  * initializer cleaner
48  */
49 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
50 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
51 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
52 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
53 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
54 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
55 long nr_swap_pages;
56 int percpu_pagelist_fraction;
57
58 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
59
60 /*
61  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
62  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
63  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
64  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
65  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
66  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
67  *
68  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
69  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
70  */
71 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
72
73 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
74
75 /*
76  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
77  * id is encoded in the upper bits of page->flags
78  */
79 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
80 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
81
82 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
83 int min_free_kbytes = 1024;
84
85 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
86 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
87
88 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
89 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
90 {
91         int ret = 0;
92         unsigned seq;
93         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
94
95         do {
96                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
97                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
98                         ret = 1;
99                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
100                         ret = 1;
101         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
102
103         return ret;
104 }
105
106 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
107 {
108 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
109         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
110                 return 0;
111 #endif
112         if (zone != page_zone(page))
113                 return 0;
114
115         return 1;
116 }
117 /*
118  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
119  */
120 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
121 {
122         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
123                 return 1;
124         if (!page_is_consistent(zone, page))
125                 return 1;
126
127         return 0;
128 }
129 #else
130 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
131 {
132         return 0;
133 }
134 #endif
135
136 static void bad_page(struct page *page)
137 {
138         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
139                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
140                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
141                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
142                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
143                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
144                 page_mapcount(page), page_count(page));
145         dump_stack();
146         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
147                         1 << PG_private |
148                         1 << PG_locked  |
149                         1 << PG_active  |
150                         1 << PG_dirty   |
151                         1 << PG_reclaim |
152                         1 << PG_slab    |
153                         1 << PG_swapcache |
154                         1 << PG_writeback |
155                         1 << PG_buddy );
156         set_page_count(page, 0);
157         reset_page_mapcount(page);
158         page->mapping = NULL;
159         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
160 }
161
162 /*
163  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
164  *
165  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
166  *
167  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
168  *
169  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
170  * the head page (even the head page has this).
171  *
172  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
173  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
174  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
175  */
176
177 static void free_compound_page(struct page *page)
178 {
179         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
180 }
181
182 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
183 {
184         int i;
185         int nr_pages = 1 << order;
186
187         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
188         page[1].lru.prev = (void *)order;
189         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
190                 struct page *p = page + i;
191
192                 __SetPageCompound(p);
193                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
194         }
195 }
196
197 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
198 {
199         int i;
200         int nr_pages = 1 << order;
201
202         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
203                 bad_page(page);
204
205         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
206                 struct page *p = page + i;
207
208                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
209                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
210                         bad_page(page);
211                 __ClearPageCompound(p);
212         }
213 }
214
215 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
216 {
217         int i;
218
219         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
220         /*
221          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
222          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
223          */
224         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
225         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
226                 clear_highpage(page + i);
227 }
228
229 /*
230  * function for dealing with page's order in buddy system.
231  * zone->lock is already acquired when we use these.
232  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
233  */
234 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
235 {
236         return page_private(page);
237 }
238
239 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
240 {
241         set_page_private(page, order);
242         __SetPageBuddy(page);
243 }
244
245 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
246 {
247         __ClearPageBuddy(page);
248         set_page_private(page, 0);
249 }
250
251 /*
252  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
253  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
254  *
255  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
256  * the following equation:
257  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
258  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
259  * 1 buddy is #10:
260  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
261  *
262  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
263  * satisfies the following equation:
264  *     P = B & ~(1 << O)
265  *
266  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
267  */
268 static inline struct page *
269 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
270 {
271         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
272
273         return page + (buddy_idx - page_idx);
274 }
275
276 static inline unsigned long
277 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
278 {
279         return (page_idx & ~(1 << order));
280 }
281
282 /*
283  * This function checks whether a page is free && is the buddy
284  * we can do coalesce a page and its buddy if
285  * (a) the buddy is not in a hole &&
286  * (b) the buddy is in the buddy system &&
287  * (c) a page and its buddy have the same order &&
288  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
289  *
290  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
291  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
292  *
293  * For recording page's order, we use page_private(page).
294  */
295 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
296                                                                 int order)
297 {
298 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
299         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
300                 return 0;
301 #endif
302
303         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
304                 return 0;
305
306         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
307                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
308                 return 1;
309         }
310         return 0;
311 }
312
313 /*
314  * Freeing function for a buddy system allocator.
315  *
316  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
317  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
318  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
319  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
320  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
321  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
322  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
323  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
324  * parts of the VM system.
325  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
326  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
327  * order is recorded in page_private(page) field.
328  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
329  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
330  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
331  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
332  * triggers coalescing into a block of larger size.            
333  *
334  * -- wli
335  */
336
337 static inline void __free_one_page(struct page *page,
338                 struct zone *zone, unsigned int order)
339 {
340         unsigned long page_idx;
341         int order_size = 1 << order;
342
343         if (unlikely(PageCompound(page)))
344                 destroy_compound_page(page, order);
345
346         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
347
348         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
349         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
350
351         zone->free_pages += order_size;
352         while (order < MAX_ORDER-1) {
353                 unsigned long combined_idx;
354                 struct free_area *area;
355                 struct page *buddy;
356
357                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
358                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
359                         break;          /* Move the buddy up one level. */
360
361                 list_del(&buddy->lru);
362                 area = zone->free_area + order;
363                 area->nr_free--;
364                 rmv_page_order(buddy);
365                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
366                 page = page + (combined_idx - page_idx);
367                 page_idx = combined_idx;
368                 order++;
369         }
370         set_page_order(page, order);
371         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
372         zone->free_area[order].nr_free++;
373 }
374
375 static inline int free_pages_check(struct page *page)
376 {
377         if (unlikely(page_mapcount(page) |
378                 (page->mapping != NULL)  |
379                 (page_count(page) != 0)  |
380                 (page->flags & (
381                         1 << PG_lru     |
382                         1 << PG_private |
383                         1 << PG_locked  |
384                         1 << PG_active  |
385                         1 << PG_reclaim |
386                         1 << PG_slab    |
387                         1 << PG_swapcache |
388                         1 << PG_writeback |
389                         1 << PG_reserved |
390                         1 << PG_buddy ))))
391                 bad_page(page);
392         if (PageDirty(page))
393                 __ClearPageDirty(page);
394         /*
395          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
396          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
397          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
398          */
399         return PageReserved(page);
400 }
401
402 /*
403  * Frees a list of pages. 
404  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
405  * count is the number of pages to free.
406  *
407  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
408  * see if this freeing clears that state.
409  *
410  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
411  * pinned" detection logic.
412  */
413 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
414                                         struct list_head *list, int order)
415 {
416         spin_lock(&zone->lock);
417         zone->all_unreclaimable = 0;
418         zone->pages_scanned = 0;
419         while (count--) {
420                 struct page *page;
421
422                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
423                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
424                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
425                 list_del(&page->lru);
426                 __free_one_page(page, zone, order);
427         }
428         spin_unlock(&zone->lock);
429 }
430
431 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
432 {
433         LIST_HEAD(list);
434         list_add(&page->lru, &list);
435         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
436 }
437
438 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
439 {
440         unsigned long flags;
441         int i;
442         int reserved = 0;
443
444         arch_free_page(page, order);
445         if (!PageHighMem(page))
446                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
447                                            PAGE_SIZE<<order);
448
449         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
450                 reserved += free_pages_check(page + i);
451         if (reserved)
452                 return;
453
454         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
455         local_irq_save(flags);
456         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
457         free_one_page(page_zone(page), page, order);
458         local_irq_restore(flags);
459 }
460
461 /*
462  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
463  */
464 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
465 {
466         if (order == 0) {
467                 __ClearPageReserved(page);
468                 set_page_count(page, 0);
469                 set_page_refcounted(page);
470                 __free_page(page);
471         } else {
472                 int loop;
473
474                 prefetchw(page);
475                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
476                         struct page *p = &page[loop];
477
478                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
479                                 prefetchw(p + 1);
480                         __ClearPageReserved(p);
481                         set_page_count(p, 0);
482                 }
483
484                 set_page_refcounted(page);
485                 __free_pages(page, order);
486         }
487 }
488
489
490 /*
491  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
492  * Please do not alter this order without good reasons and regression
493  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
494  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
495  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
496  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
497  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
498  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
499  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
500  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
501  *
502  * -- wli
503  */
504 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
505         int low, int high, struct free_area *area)
506 {
507         unsigned long size = 1 << high;
508
509         while (high > low) {
510                 area--;
511                 high--;
512                 size >>= 1;
513                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
514                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
515                 area->nr_free++;
516                 set_page_order(&page[size], high);
517         }
518 }
519
520 /*
521  * This page is about to be returned from the page allocator
522  */
523 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
524 {
525         if (unlikely(page_mapcount(page) |
526                 (page->mapping != NULL)  |
527                 (page_count(page) != 0)  |
528                 (page->flags & (
529                         1 << PG_lru     |
530                         1 << PG_private |
531                         1 << PG_locked  |
532                         1 << PG_active  |
533                         1 << PG_dirty   |
534                         1 << PG_reclaim |
535                         1 << PG_slab    |
536                         1 << PG_swapcache |
537                         1 << PG_writeback |
538                         1 << PG_reserved |
539                         1 << PG_buddy ))))
540                 bad_page(page);
541
542         /*
543          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
544          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
545          */
546         if (PageReserved(page))
547                 return 1;
548
549         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
550                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
551                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
552         set_page_private(page, 0);
553         set_page_refcounted(page);
554         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
555
556         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
557                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
558
559         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
560                 prep_compound_page(page, order);
561
562         return 0;
563 }
564
565 /* 
566  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
567  * Call me with the zone->lock already held.
568  */
569 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
570 {
571         struct free_area * area;
572         unsigned int current_order;
573         struct page *page;
574
575         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
576                 area = zone->free_area + current_order;
577                 if (list_empty(&area->free_list))
578                         continue;
579
580                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
581                 list_del(&page->lru);
582                 rmv_page_order(page);
583                 area->nr_free--;
584                 zone->free_pages -= 1UL << order;
585                 expand(zone, page, order, current_order, area);
586                 return page;
587         }
588
589         return NULL;
590 }
591
592 /* 
593  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
594  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
595  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
596  */
597 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
598                         unsigned long count, struct list_head *list)
599 {
600         int i;
601         
602         spin_lock(&zone->lock);
603         for (i = 0; i < count; ++i) {
604                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
605                 if (unlikely(page == NULL))
606                         break;
607                 list_add_tail(&page->lru, list);
608         }
609         spin_unlock(&zone->lock);
610         return i;
611 }
612
613 #ifdef CONFIG_NUMA
614 /*
615  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
616  * belong to the currently executing processor.
617  * Note that this function must be called with the thread pinned to
618  * a single processor.
619  */
620 void drain_node_pages(int nodeid)
621 {
622         int i, z;
623         unsigned long flags;
624
625         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
626                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
627                 struct per_cpu_pageset *pset;
628
629                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
630                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
631                         struct per_cpu_pages *pcp;
632
633                         pcp = &pset->pcp[i];
634                         if (pcp->count) {
635                                 local_irq_save(flags);
636                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
637                                 pcp->count = 0;
638                                 local_irq_restore(flags);
639                         }
640                 }
641         }
642 }
643 #endif
644
645 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
646 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
647 {
648         unsigned long flags;
649         struct zone *zone;
650         int i;
651
652         for_each_zone(zone) {
653                 struct per_cpu_pageset *pset;
654
655                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
656                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
657                         struct per_cpu_pages *pcp;
658
659                         pcp = &pset->pcp[i];
660                         local_irq_save(flags);
661                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
662                         pcp->count = 0;
663                         local_irq_restore(flags);
664                 }
665         }
666 }
667 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
668
669 #ifdef CONFIG_PM
670
671 void mark_free_pages(struct zone *zone)
672 {
673         unsigned long zone_pfn, flags;
674         int order;
675         struct list_head *curr;
676
677         if (!zone->spanned_pages)
678                 return;
679
680         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
681         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
682                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
683
684         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
685                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
686                         unsigned long start_pfn, i;
687
688                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
689
690                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
691                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
692         }
693         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
694 }
695
696 /*
697  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
698  */
699 void drain_local_pages(void)
700 {
701         unsigned long flags;
702
703         local_irq_save(flags);  
704         __drain_pages(smp_processor_id());
705         local_irq_restore(flags);       
706 }
707 #endif /* CONFIG_PM */
708
709 /*
710  * Free a 0-order page
711  */
712 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
713 {
714         struct zone *zone = page_zone(page);
715         struct per_cpu_pages *pcp;
716         unsigned long flags;
717
718         arch_free_page(page, 0);
719
720         if (PageAnon(page))
721                 page->mapping = NULL;
722         if (free_pages_check(page))
723                 return;
724
725         kernel_map_pages(page, 1, 0);
726
727         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
728         local_irq_save(flags);
729         __count_vm_event(PGFREE);
730         list_add(&page->lru, &pcp->list);
731         pcp->count++;
732         if (pcp->count >= pcp->high) {
733                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
734                 pcp->count -= pcp->batch;
735         }
736         local_irq_restore(flags);
737         put_cpu();
738 }
739
740 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
741 {
742         free_hot_cold_page(page, 0);
743 }
744         
745 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
746 {
747         free_hot_cold_page(page, 1);
748 }
749
750 /*
751  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
752  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
753  * Each sub-page must be freed individually.
754  *
755  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
756  * Please consult with lkml before using this in your driver.
757  */
758 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
759 {
760         int i;
761
762         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
763         VM_BUG_ON(!page_count(page));
764         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
765                 set_page_refcounted(page + i);
766 }
767
768 /*
769  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
770  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
771  * or two.
772  */
773 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
774                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
775 {
776         unsigned long flags;
777         struct page *page;
778         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
779         int cpu;
780
781 again:
782         cpu  = get_cpu();
783         if (likely(order == 0)) {
784                 struct per_cpu_pages *pcp;
785
786                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
787                 local_irq_save(flags);
788                 if (!pcp->count) {
789                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
790                                                 pcp->batch, &pcp->list);
791                         if (unlikely(!pcp->count))
792                                 goto failed;
793                 }
794                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
795                 list_del(&page->lru);
796                 pcp->count--;
797         } else {
798                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
799                 page = __rmqueue(zone, order);
800                 spin_unlock(&zone->lock);
801                 if (!page)
802                         goto failed;
803         }
804
805         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
806         zone_statistics(zonelist, zone);
807         local_irq_restore(flags);
808         put_cpu();
809
810         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
811         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
812                 goto again;
813         return page;
814
815 failed:
816         local_irq_restore(flags);
817         put_cpu();
818         return NULL;
819 }
820
821 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
822 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
823 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
824 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
825 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
826 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
827 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
828
829 /*
830  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
831  * of the allocation.
832  */
833 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
834                       int classzone_idx, int alloc_flags)
835 {
836         /* free_pages my go negative - that's OK */
837         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
838         int o;
839
840         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
841                 min -= min / 2;
842         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
843                 min -= min / 4;
844
845         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
846                 return 0;
847         for (o = 0; o < order; o++) {
848                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
849                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
850
851                 /* Require fewer higher order pages to be free */
852                 min >>= 1;
853
854                 if (free_pages <= min)
855                         return 0;
856         }
857         return 1;
858 }
859
860 /*
861  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
862  * a page.
863  */
864 static struct page *
865 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
866                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
867 {
868         struct zone **z = zonelist->zones;
869         struct page *page = NULL;
870         int classzone_idx = zone_idx(*z);
871
872         /*
873          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
874          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
875          */
876         do {
877                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
878                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
879                         continue;
880
881                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
882                         unsigned long mark;
883                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
884                                 mark = (*z)->pages_min;
885                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
886                                 mark = (*z)->pages_low;
887                         else
888                                 mark = (*z)->pages_high;
889                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
890                                     classzone_idx, alloc_flags))
891                                 if (!zone_reclaim_mode ||
892                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
893                                         continue;
894                 }
895
896                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
897                 if (page) {
898                         break;
899                 }
900         } while (*(++z) != NULL);
901         return page;
902 }
903
904 /*
905  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
906  */
907 struct page * fastcall
908 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
909                 struct zonelist *zonelist)
910 {
911         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
912         struct zone **z;
913         struct page *page;
914         struct reclaim_state reclaim_state;
915         struct task_struct *p = current;
916         int do_retry;
917         int alloc_flags;
918         int did_some_progress;
919
920         might_sleep_if(wait);
921
922 restart:
923         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
924
925         if (unlikely(*z == NULL)) {
926                 /* Should this ever happen?? */
927                 return NULL;
928         }
929
930         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
931                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
932         if (page)
933                 goto got_pg;
934
935         do {
936                 wakeup_kswapd(*z, order);
937         } while (*(++z));
938
939         /*
940          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
941          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
942          * to how we want to proceed.
943          *
944          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
945          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
946          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
947          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
948          */
949         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
950         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
951                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
952         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
953                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
954         if (wait)
955                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
956
957         /*
958          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
959          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
960          *
961          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
962          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
963          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
964          */
965         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
966         if (page)
967                 goto got_pg;
968
969         /* This allocation should allow future memory freeing. */
970
971         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
972                         && !in_interrupt()) {
973                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
974 nofail_alloc:
975                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
976                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
977                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
978                         if (page)
979                                 goto got_pg;
980                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
981                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
982                                 goto nofail_alloc;
983                         }
984                 }
985                 goto nopage;
986         }
987
988         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
989         if (!wait)
990                 goto nopage;
991
992 rebalance:
993         cond_resched();
994
995         /* We now go into synchronous reclaim */
996         cpuset_memory_pressure_bump();
997         p->flags |= PF_MEMALLOC;
998         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
999         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1000
1001         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1002
1003         p->reclaim_state = NULL;
1004         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1005
1006         cond_resched();
1007
1008         if (likely(did_some_progress)) {
1009                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1010                                                 zonelist, alloc_flags);
1011                 if (page)
1012                         goto got_pg;
1013         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1014                 /*
1015                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1016                  * very high watermark here, this is only to catch
1017                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1018                  * under heavy pressure.
1019                  */
1020                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1021                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1022                 if (page)
1023                         goto got_pg;
1024
1025                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1026                 goto restart;
1027         }
1028
1029         /*
1030          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1031          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1032          *
1033          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1034          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1035          */
1036         do_retry = 0;
1037         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1038                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1039                         do_retry = 1;
1040                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1041                         do_retry = 1;
1042         }
1043         if (do_retry) {
1044                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1045                 goto rebalance;
1046         }
1047
1048 nopage:
1049         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1050                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1051                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1052                         p->comm, order, gfp_mask);
1053                 dump_stack();
1054                 show_mem();
1055         }
1056 got_pg:
1057         return page;
1058 }
1059
1060 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1061
1062 /*
1063  * Common helper functions.
1064  */
1065 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1066 {
1067         struct page * page;
1068         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1069         if (!page)
1070                 return 0;
1071         return (unsigned long) page_address(page);
1072 }
1073
1074 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1075
1076 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1077 {
1078         struct page * page;
1079
1080         /*
1081          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1082          * a highmem page
1083          */
1084         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1085
1086         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1087         if (page)
1088                 return (unsigned long) page_address(page);
1089         return 0;
1090 }
1091
1092 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1093
1094 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1095 {
1096         int i = pagevec_count(pvec);
1097
1098         while (--i >= 0)
1099                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1100 }
1101
1102 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1103 {
1104         if (put_page_testzero(page)) {
1105                 if (order == 0)
1106                         free_hot_page(page);
1107                 else
1108                         __free_pages_ok(page, order);
1109         }
1110 }
1111
1112 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1113
1114 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1115 {
1116         if (addr != 0) {
1117                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1118                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1119         }
1120 }
1121
1122 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1123
1124 /*
1125  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1126  */
1127 unsigned int nr_free_pages(void)
1128 {
1129         unsigned int sum = 0;
1130         struct zone *zone;
1131
1132         for_each_zone(zone)
1133                 sum += zone->free_pages;
1134
1135         return sum;
1136 }
1137
1138 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1139
1140 #ifdef CONFIG_NUMA
1141 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1142 {
1143         unsigned int i, sum = 0;
1144
1145         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1146                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1147
1148         return sum;
1149 }
1150 #endif
1151
1152 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1153 {
1154         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1155         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1156         unsigned int sum = 0;
1157
1158         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1159         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1160         struct zone *zone;
1161
1162         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1163                 unsigned long size = zone->present_pages;
1164                 unsigned long high = zone->pages_high;
1165                 if (size > high)
1166                         sum += size - high;
1167         }
1168
1169         return sum;
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1174  */
1175 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1176 {
1177         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1182  */
1183 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1184 {
1185         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1186 }
1187 #ifdef CONFIG_NUMA
1188 static void show_node(struct zone *zone)
1189 {
1190         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1191 }
1192 #else
1193 #define show_node(zone) do { } while (0)
1194 #endif
1195
1196 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1197 {
1198         val->totalram = totalram_pages;
1199         val->sharedram = 0;
1200         val->freeram = nr_free_pages();
1201         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1202         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1203         val->freehigh = nr_free_highpages();
1204         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1205 }
1206
1207 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1208
1209 #ifdef CONFIG_NUMA
1210 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1211 {
1212         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1213
1214         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1215         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1216 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1217         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1218         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1219 #else
1220         val->totalhigh = 0;
1221         val->freehigh = 0;
1222 #endif
1223         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1224 }
1225 #endif
1226
1227 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1228
1229 /*
1230  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1231  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1232  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1233  */
1234 void show_free_areas(void)
1235 {
1236         int cpu, temperature;
1237         unsigned long active;
1238         unsigned long inactive;
1239         unsigned long free;
1240         struct zone *zone;
1241
1242         for_each_zone(zone) {
1243                 show_node(zone);
1244                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1245
1246                 if (!populated_zone(zone)) {
1247                         printk(" empty\n");
1248                         continue;
1249                 } else
1250                         printk("\n");
1251
1252                 for_each_online_cpu(cpu) {
1253                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1254
1255                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1256
1257                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1258                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1259                                         cpu,
1260                                         temperature ? "cold" : "hot",
1261                                         pageset->pcp[temperature].high,
1262                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1263                                         pageset->pcp[temperature].count);
1264                 }
1265         }
1266
1267         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1268
1269         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1270                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1271                 active,
1272                 inactive,
1273                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1274                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1275                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1276                 nr_free_pages(),
1277                 global_page_state(NR_SLAB),
1278                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1279                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1280
1281         for_each_zone(zone) {
1282                 int i;
1283
1284                 show_node(zone);
1285                 printk("%s"
1286                         " free:%lukB"
1287                         " min:%lukB"
1288                         " low:%lukB"
1289                         " high:%lukB"
1290                         " active:%lukB"
1291                         " inactive:%lukB"
1292                         " present:%lukB"
1293                         " pages_scanned:%lu"
1294                         " all_unreclaimable? %s"
1295                         "\n",
1296                         zone->name,
1297                         K(zone->free_pages),
1298                         K(zone->pages_min),
1299                         K(zone->pages_low),
1300                         K(zone->pages_high),
1301                         K(zone->nr_active),
1302                         K(zone->nr_inactive),
1303                         K(zone->present_pages),
1304                         zone->pages_scanned,
1305                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1306                         );
1307                 printk("lowmem_reserve[]:");
1308                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1309                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1310                 printk("\n");
1311         }
1312
1313         for_each_zone(zone) {
1314                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1315
1316                 show_node(zone);
1317                 printk("%s: ", zone->name);
1318                 if (!populated_zone(zone)) {
1319                         printk("empty\n");
1320                         continue;
1321                 }
1322
1323                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1324                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1325                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1326                         total += nr[order] << order;
1327                 }
1328                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1329                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1330                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1331                 printk("= %lukB\n", K(total));
1332         }
1333
1334         show_swap_cache_info();
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Builds allocation fallback zone lists.
1339  *
1340  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1341  */
1342 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1343                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1344 {
1345         struct zone *zone;
1346
1347         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1348
1349         do {
1350                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1351                 if (populated_zone(zone)) {
1352                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1353                         check_highest_zone(zone_type);
1354                 }
1355                 zone_type--;
1356
1357         } while (zone_type >= 0);
1358         return nr_zones;
1359 }
1360
1361 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1362 {
1363         int res = ZONE_NORMAL;
1364         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1365                 res = ZONE_HIGHMEM;
1366         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1367                 res = ZONE_DMA32;
1368         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1369                 res = ZONE_DMA;
1370         return res;
1371 }
1372
1373 #ifdef CONFIG_NUMA
1374 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1375 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1376 /**
1377  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1378  * @node: node whose fallback list we're appending
1379  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1380  *
1381  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1382  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1383  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1384  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1385  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1386  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1387  * on them otherwise.
1388  * It returns -1 if no node is found.
1389  */
1390 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1391 {
1392         int n, val;
1393         int min_val = INT_MAX;
1394         int best_node = -1;
1395
1396         /* Use the local node if we haven't already */
1397         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1398                 node_set(node, *used_node_mask);
1399                 return node;
1400         }
1401
1402         for_each_online_node(n) {
1403                 cpumask_t tmp;
1404
1405                 /* Don't want a node to appear more than once */
1406                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1407                         continue;
1408
1409                 /* Use the distance array to find the distance */
1410                 val = node_distance(node, n);
1411
1412                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1413                 val += (n < node);
1414
1415                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1416                 tmp = node_to_cpumask(n);
1417                 if (!cpus_empty(tmp))
1418                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1419
1420                 /* Slight preference for less loaded node */
1421                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1422                 val += node_load[n];
1423
1424                 if (val < min_val) {
1425                         min_val = val;
1426                         best_node = n;
1427                 }
1428         }
1429
1430         if (best_node >= 0)
1431                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1432
1433         return best_node;
1434 }
1435
1436 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1437 {
1438         int i, j, k, node, local_node;
1439         int prev_node, load;
1440         struct zonelist *zonelist;
1441         nodemask_t used_mask;
1442
1443         /* initialize zonelists */
1444         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1445                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1446                 zonelist->zones[0] = NULL;
1447         }
1448
1449         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1450         local_node = pgdat->node_id;
1451         load = num_online_nodes();
1452         prev_node = local_node;
1453         nodes_clear(used_mask);
1454         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1455                 int distance = node_distance(local_node, node);
1456
1457                 /*
1458                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1459                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1460                  */
1461                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1462                         zone_reclaim_mode = 1;
1463
1464                 /*
1465                  * We don't want to pressure a particular node.
1466                  * So adding penalty to the first node in same
1467                  * distance group to make it round-robin.
1468                  */
1469
1470                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1471                         node_load[node] += load;
1472                 prev_node = node;
1473                 load--;
1474                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1475                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1476                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1477
1478                         k = highest_zone(i);
1479
1480                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1481                         zonelist->zones[j] = NULL;
1482                 }
1483         }
1484 }
1485
1486 #else   /* CONFIG_NUMA */
1487
1488 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1489 {
1490         int i, j, k, node, local_node;
1491
1492         local_node = pgdat->node_id;
1493         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1494                 struct zonelist *zonelist;
1495
1496                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1497
1498                 j = 0;
1499                 k = highest_zone(i);
1500                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1501                 /*
1502                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1503                  * of all the other nodes.
1504                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1505                  * building the zones for node N, we make sure that the
1506                  * zones coming right after the local ones are those from
1507                  * node N+1 (modulo N)
1508                  */
1509                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1510                         if (!node_online(node))
1511                                 continue;
1512                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1513                 }
1514                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1515                         if (!node_online(node))
1516                                 continue;
1517                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1518                 }
1519
1520                 zonelist->zones[j] = NULL;
1521         }
1522 }
1523
1524 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1525
1526 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1527 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1528 {
1529         int nid;
1530         for_each_online_node(nid)
1531                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1532         return 0;
1533 }
1534
1535 void __meminit build_all_zonelists(void)
1536 {
1537         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1538                 __build_all_zonelists(0);
1539                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1540         } else {
1541                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1542                    of zonelist */
1543                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1544                 /* cpuset refresh routine should be here */
1545         }
1546         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1547         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1548                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1553  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1554  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1555  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1556  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1557  * conservative, even though it seems large.
1558  *
1559  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1560  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1561  */
1562 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1563
1564 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1565 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1566 {
1567         unsigned long size = 1;
1568
1569         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1570
1571         while (size < pages)
1572                 size <<= 1;
1573
1574         /*
1575          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1576          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1577          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1578          */
1579         size = min(size, 4096UL);
1580
1581         return max(size, 4UL);
1582 }
1583 #else
1584 /*
1585  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1586  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1587  *
1588  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1589  *
1590  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1591  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1592  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1593  *
1594  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1595  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1596  *
1597  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1598  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1599  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1600  */
1601 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1602 {
1603         return 4096UL;
1604 }
1605 #endif
1606
1607 /*
1608  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1609  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1610  * hash function before the remainder is taken.
1611  */
1612 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1613 {
1614         return ffz(~size);
1615 }
1616
1617 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1618
1619 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1620                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1621 {
1622         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1623         int i;
1624
1625         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1626                 totalpages += zones_size[i];
1627         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1628
1629         realtotalpages = totalpages;
1630         if (zholes_size)
1631                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1632                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1633         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1634         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1635 }
1636
1637
1638 /*
1639  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1640  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1641  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1642  */
1643 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1644                 unsigned long start_pfn)
1645 {
1646         struct page *page;
1647         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1648         unsigned long pfn;
1649
1650         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1651                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1652                         continue;
1653                 page = pfn_to_page(pfn);
1654                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1655                 init_page_count(page);
1656                 reset_page_mapcount(page);
1657                 SetPageReserved(page);
1658                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1659 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1660                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1661                 if (!is_highmem_idx(zone))
1662                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1663 #endif
1664         }
1665 }
1666
1667 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1668                                 unsigned long size)
1669 {
1670         int order;
1671         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1672                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1673                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1674         }
1675 }
1676
1677 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1678 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1679                 unsigned long size)
1680 {
1681         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1682         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1683
1684         if (FLAGS_HAS_NODE)
1685                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1686         else
1687                 for (; snum <= end; snum++)
1688                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1689 }
1690
1691 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1692 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1693         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1694 #endif
1695
1696 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1697 {
1698         int batch;
1699
1700         /*
1701          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1702          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1703          *
1704          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1705          */
1706         batch = zone->present_pages / 1024;
1707         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1708                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1709         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1710         if (batch < 1)
1711                 batch = 1;
1712
1713         /*
1714          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1715          * of 2 value was found to be more likely to have
1716          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1717          *
1718          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1719          * batches of pages, one task can end up with a lot
1720          * of pages of one half of the possible page colors
1721          * and the other with pages of the other colors.
1722          */
1723         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1724
1725         return batch;
1726 }
1727
1728 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1729 {
1730         struct per_cpu_pages *pcp;
1731
1732         memset(p, 0, sizeof(*p));
1733
1734         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1735         pcp->count = 0;
1736         pcp->high = 6 * batch;
1737         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1738         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1739
1740         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1741         pcp->count = 0;
1742         pcp->high = 2 * batch;
1743         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1744         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1745 }
1746
1747 /*
1748  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1749  * to the value high for the pageset p.
1750  */
1751
1752 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1753                                 unsigned long high)
1754 {
1755         struct per_cpu_pages *pcp;
1756
1757         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1758         pcp->high = high;
1759         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1760         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1761                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1762 }
1763
1764
1765 #ifdef CONFIG_NUMA
1766 /*
1767  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1768  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1769  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1770  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1771  * with interrupts disabled.
1772  *
1773  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1774  *
1775  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1776  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1777  * hotplugged processors.
1778  *
1779  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1780  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1781  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1782  */
1783 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1784
1785 /*
1786  * Dynamically allocate memory for the
1787  * per cpu pageset array in struct zone.
1788  */
1789 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1790 {
1791         struct zone *zone, *dzone;
1792
1793         for_each_zone(zone) {
1794
1795                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1796                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1797                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1798                         goto bad;
1799
1800                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1801
1802                 if (percpu_pagelist_fraction)
1803                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1804                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1805         }
1806
1807         return 0;
1808 bad:
1809         for_each_zone(dzone) {
1810                 if (dzone == zone)
1811                         break;
1812                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1813                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1814         }
1815         return -ENOMEM;
1816 }
1817
1818 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1819 {
1820         struct zone *zone;
1821
1822         for_each_zone(zone) {
1823                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1824
1825                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1826                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1827                         kfree(pset);
1828                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1829         }
1830 }
1831
1832 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1833                 unsigned long action,
1834                 void *hcpu)
1835 {
1836         int cpu = (long)hcpu;
1837         int ret = NOTIFY_OK;
1838
1839         switch (action) {
1840                 case CPU_UP_PREPARE:
1841                         if (process_zones(cpu))
1842                                 ret = NOTIFY_BAD;
1843                         break;
1844                 case CPU_UP_CANCELED:
1845                 case CPU_DEAD:
1846                         free_zone_pagesets(cpu);
1847                         break;
1848                 default:
1849                         break;
1850         }
1851         return ret;
1852 }
1853
1854 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1855         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1856
1857 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1858 {
1859         int err;
1860
1861         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1862          * A cpuup callback will do this for every cpu
1863          * as it comes online
1864          */
1865         err = process_zones(smp_processor_id());
1866         BUG_ON(err);
1867         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1868 }
1869
1870 #endif
1871
1872 static __meminit
1873 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1874 {
1875         int i;
1876         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1877         size_t alloc_size;
1878
1879         /*
1880          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1881          * per zone.
1882          */
1883         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1884                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1885         zone->wait_table_bits =
1886                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1887         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1888                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1889
1890         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1891                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1892                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1893         } else {
1894                 /*
1895                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1896                  * via memory hot-add.
1897                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1898                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1899                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1900                  * node itself as well.
1901                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1902                  * necessary.
1903                  */
1904                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1905         }
1906         if (!zone->wait_table)
1907                 return -ENOMEM;
1908
1909         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1910                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1911
1912         return 0;
1913 }
1914
1915 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1916 {
1917         int cpu;
1918         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1919
1920         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1921 #ifdef CONFIG_NUMA
1922                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1923                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1924                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1925 #else
1926                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1927 #endif
1928         }
1929         if (zone->present_pages)
1930                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1931                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1932 }
1933
1934 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1935                                         unsigned long zone_start_pfn,
1936                                         unsigned long size)
1937 {
1938         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1939         int ret;
1940         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1941         if (ret)
1942                 return ret;
1943         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1944
1945         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1946
1947         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1948
1949         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1950
1951         return 0;
1952 }
1953
1954 /*
1955  * Set up the zone data structures:
1956  *   - mark all pages reserved
1957  *   - mark all memory queues empty
1958  *   - clear the memory bitmaps
1959  */
1960 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1961                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1962 {
1963         unsigned long j;
1964         int nid = pgdat->node_id;
1965         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1966         int ret;
1967
1968         pgdat_resize_init(pgdat);
1969         pgdat->nr_zones = 0;
1970         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1971         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1972         
1973         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1974                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1975                 unsigned long size, realsize;
1976
1977                 realsize = size = zones_size[j];
1978                 if (zholes_size)
1979                         realsize -= zholes_size[j];
1980
1981                 if (!is_highmem_idx(j))
1982                         nr_kernel_pages += realsize;
1983                 nr_all_pages += realsize;
1984
1985                 zone->spanned_pages = size;
1986                 zone->present_pages = realsize;
1987 #ifdef CONFIG_NUMA
1988                 zone->min_unmapped_ratio = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
1989                                                 / 100;
1990 #endif
1991                 zone->name = zone_names[j];
1992                 spin_lock_init(&zone->lock);
1993                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1994                 zone_seqlock_init(zone);
1995                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1996                 zone->free_pages = 0;
1997
1998                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1999
2000                 zone_pcp_init(zone);
2001                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2002                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2003                 zone->nr_scan_active = 0;
2004                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2005                 zone->nr_active = 0;
2006                 zone->nr_inactive = 0;
2007                 zap_zone_vm_stats(zone);
2008                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2009                 if (!size)
2010                         continue;
2011
2012                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2013                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2014                 BUG_ON(ret);
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, start, end;
2029                 struct page *map;
2030
2031                 /*
2032                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2033                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2034                  * for the buddy allocator to function correctly.
2035                  */
2036                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2037                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2038                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2039                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2040                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2041                 if (!map)
2042                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2043                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2044         }
2045 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2046         /*
2047          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2048          */
2049         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2050                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2051 #endif
2052 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2053 }
2054
2055 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2056                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2057                 unsigned long *zholes_size)
2058 {
2059         pgdat->node_id = nid;
2060         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2061         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2062
2063         alloc_node_mem_map(pgdat);
2064
2065         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2066 }
2067
2068 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2069 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2070 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2071
2072 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2073 #endif
2074
2075 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2076 {
2077         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2078                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2079 }
2080
2081 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2082 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2083                                  unsigned long action, void *hcpu)
2084 {
2085         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2086
2087         if (action == CPU_DEAD) {
2088                 local_irq_disable();
2089                 __drain_pages(cpu);
2090                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2091                 local_irq_enable();
2092                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2093         }
2094         return NOTIFY_OK;
2095 }
2096 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2097
2098 void __init page_alloc_init(void)
2099 {
2100         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2101 }
2102
2103 /*
2104  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2105  *      or min_free_kbytes changes.
2106  */
2107 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2108 {
2109         struct pglist_data *pgdat;
2110         unsigned long reserve_pages = 0;
2111         int i, j;
2112
2113         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2114                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2115                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2116                         unsigned long max = 0;
2117
2118                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2119                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2120                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2121                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2122                         }
2123
2124                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2125                         max += zone->pages_high;
2126
2127                         if (max > zone->present_pages)
2128                                 max = zone->present_pages;
2129                         reserve_pages += max;
2130                 }
2131         }
2132         totalreserve_pages = reserve_pages;
2133 }
2134
2135 /*
2136  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2137  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2138  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2139  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2140  */
2141 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2142 {
2143         struct pglist_data *pgdat;
2144         int j, idx;
2145
2146         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2147                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2148                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2149                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2150
2151                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2152
2153                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2154                                 struct zone *lower_zone;
2155
2156                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2157                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2158
2159                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2160                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2161                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2162                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2163                         }
2164                 }
2165         }
2166
2167         /* update totalreserve_pages */
2168         calculate_totalreserve_pages();
2169 }
2170
2171 /*
2172  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2173  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2174  *      with respect to min_free_kbytes.
2175  */
2176 void setup_per_zone_pages_min(void)
2177 {
2178         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2179         unsigned long lowmem_pages = 0;
2180         struct zone *zone;
2181         unsigned long flags;
2182
2183         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2184         for_each_zone(zone) {
2185                 if (!is_highmem(zone))
2186                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2187         }
2188
2189         for_each_zone(zone) {
2190                 u64 tmp;
2191
2192                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2193                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2194                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2195                 if (is_highmem(zone)) {
2196                         /*
2197                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2198                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2199                          * value here.
2200                          *
2201                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2202                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2203                          * not be capped for highmem.
2204                          */
2205                         int min_pages;
2206
2207                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2208                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2209                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2210                         if (min_pages > 128)
2211                                 min_pages = 128;
2212                         zone->pages_min = min_pages;
2213                 } else {
2214                         /*
2215                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2216                          * proportionate to the zone's size.
2217                          */
2218                         zone->pages_min = tmp;
2219                 }
2220
2221                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2222                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2223                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2224         }
2225
2226         /* update totalreserve_pages */
2227         calculate_totalreserve_pages();
2228 }
2229
2230 /*
2231  * Initialise min_free_kbytes.
2232  *
2233  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2234  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2235  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2236  *
2237  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2238  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2239  *
2240  * which yields
2241  *
2242  * 16MB:        512k
2243  * 32MB:        724k
2244  * 64MB:        1024k
2245  * 128MB:       1448k
2246  * 256MB:       2048k
2247  * 512MB:       2896k
2248  * 1024MB:      4096k
2249  * 2048MB:      5792k
2250  * 4096MB:      8192k
2251  * 8192MB:      11584k
2252  * 16384MB:     16384k
2253  */
2254 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2255 {
2256         unsigned long lowmem_kbytes;
2257
2258         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2259
2260         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2261         if (min_free_kbytes < 128)
2262                 min_free_kbytes = 128;
2263         if (min_free_kbytes > 65536)
2264                 min_free_kbytes = 65536;
2265         setup_per_zone_pages_min();
2266         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2267         return 0;
2268 }
2269 module_init(init_per_zone_pages_min)
2270
2271 /*
2272  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2273  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2274  *      changes.
2275  */
2276 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2277         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2278 {
2279         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2280         setup_per_zone_pages_min();
2281         return 0;
2282 }
2283
2284 #ifdef CONFIG_NUMA
2285 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2286         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2287 {
2288         struct zone *zone;
2289         int rc;
2290
2291         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2292         if (rc)
2293                 return rc;
2294
2295         for_each_zone(zone)
2296                 zone->min_unmapped_ratio = (zone->present_pages *
2297                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2298         return 0;
2299 }
2300 #endif
2301
2302 /*
2303  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2304  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2305  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2306  *
2307  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2308  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2309  * if in function of the boot time zone sizes.
2310  */
2311 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2312         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2313 {
2314         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2315         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2316         return 0;
2317 }
2318
2319 /*
2320  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2321  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2322  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2323  */
2324
2325 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2326         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2327 {
2328         struct zone *zone;
2329         unsigned int cpu;
2330         int ret;
2331
2332         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2333         if (!write || (ret == -EINVAL))
2334                 return ret;
2335         for_each_zone(zone) {
2336                 for_each_online_cpu(cpu) {
2337                         unsigned long  high;
2338                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2339                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2340                 }
2341         }
2342         return 0;
2343 }
2344
2345 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2346
2347 #ifdef CONFIG_NUMA
2348 static int __init set_hashdist(char *str)
2349 {
2350         if (!str)
2351                 return 0;
2352         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2353         return 1;
2354 }
2355 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2356 #endif
2357
2358 /*
2359  * allocate a large system hash table from bootmem
2360  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2361  *   quantity of entries
2362  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2363  */
2364 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2365                                      unsigned long bucketsize,
2366                                      unsigned long numentries,
2367                                      int scale,
2368                                      int flags,
2369                                      unsigned int *_hash_shift,
2370                                      unsigned int *_hash_mask,
2371                                      unsigned long limit)
2372 {
2373         unsigned long long max = limit;
2374         unsigned long log2qty, size;
2375         void *table = NULL;
2376
2377         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2378         if (!numentries) {
2379                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2380                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2381                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2382                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2383                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2384
2385                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2386                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2387                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2388                 else
2389                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2390         }
2391         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2392
2393         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2394         if (max == 0) {
2395                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2396                 do_div(max, bucketsize);
2397         }
2398
2399         if (numentries > max)
2400                 numentries = max;
2401
2402         log2qty = long_log2(numentries);
2403
2404         do {
2405                 size = bucketsize << log2qty;
2406                 if (flags & HASH_EARLY)
2407                         table = alloc_bootmem(size);
2408                 else if (hashdist)
2409                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2410                 else {
2411                         unsigned long order;
2412                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2413                                 ;
2414                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2415                 }
2416         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2417
2418         if (!table)
2419                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2420
2421         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2422                tablename,
2423                (1U << log2qty),
2424                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2425                size);
2426
2427         if (_hash_shift)
2428                 *_hash_shift = log2qty;
2429         if (_hash_mask)
2430                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2431
2432         return table;
2433 }
2434
2435 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
2436 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
2437 {
2438         return __pfn_to_page(pfn);
2439 }
2440 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
2441 {
2442         return __page_to_pfn(page);
2443 }
2444 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
2445 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
2446 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */