[PATCH] cpuset: memory pressure meter
[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 #include <linux/mempolicy.h>
40
41 #include <asm/tlbflush.h>
42 #include "internal.h"
43
44 /*
45  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
46  * initializer cleaner
47  */
48 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
49 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
50 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
51 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
52 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
53 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
54 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
55 long nr_swap_pages;
56 int percpu_pagelist_fraction;
57
58 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold);
59
60 /*
61  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
62  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
63  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
64  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
65  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
66  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
67  *
68  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
69  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
70  */
71 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
72
73 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
74
75 /*
76  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
77  * id is encoded in the upper bits of page->flags
78  */
79 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
80 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
81
82 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
83 int min_free_kbytes = 1024;
84
85 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
86 unsigned long __initdata nr_all_pages;
87
88 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
89 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
90 {
91         int ret = 0;
92         unsigned seq;
93         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
94
95         do {
96                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
97                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
98                         ret = 1;
99                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
100                         ret = 1;
101         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
102
103         return ret;
104 }
105
106 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
107 {
108 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
109         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
110                 return 0;
111 #endif
112         if (zone != page_zone(page))
113                 return 0;
114
115         return 1;
116 }
117 /*
118  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
119  */
120 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
121 {
122         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
123                 return 1;
124         if (!page_is_consistent(zone, page))
125                 return 1;
126
127         return 0;
128 }
129
130 #else
131 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
132 {
133         return 0;
134 }
135 #endif
136
137 static void bad_page(struct page *page)
138 {
139         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
140                 "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
141                 "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
142                 "Backtrace:\n",
143                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
144                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
145                 page_mapcount(page), page_count(page));
146         dump_stack();
147         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
148                         1 << PG_private |
149                         1 << PG_locked  |
150                         1 << PG_active  |
151                         1 << PG_dirty   |
152                         1 << PG_reclaim |
153                         1 << PG_slab    |
154                         1 << PG_swapcache |
155                         1 << PG_writeback );
156         set_page_count(page, 0);
157         reset_page_mapcount(page);
158         page->mapping = NULL;
159         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
160 }
161
162 /*
163  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
164  *
165  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
166  *
167  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
168  *
169  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
170  * the head page (even the head page has this).
171  *
172  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
173  * compound page's put_page() function.
174  *
175  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
176  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
177  * may not be compound.
178  */
179 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
180 {
181         int i;
182         int nr_pages = 1 << order;
183
184         page[1].mapping = NULL;
185         page[1].index = order;
186         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
187                 struct page *p = page + i;
188
189                 SetPageCompound(p);
190                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
191         }
192 }
193
194 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
195 {
196         int i;
197         int nr_pages = 1 << order;
198
199         if (unlikely(page[1].index != order))
200                 bad_page(page);
201
202         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
203                 struct page *p = page + i;
204
205                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
206                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
207                         bad_page(page);
208                 ClearPageCompound(p);
209         }
210 }
211
212 /*
213  * function for dealing with page's order in buddy system.
214  * zone->lock is already acquired when we use these.
215  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
216  */
217 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
218         return page_private(page);
219 }
220
221 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
222         set_page_private(page, order);
223         __SetPagePrivate(page);
224 }
225
226 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
227 {
228         __ClearPagePrivate(page);
229         set_page_private(page, 0);
230 }
231
232 /*
233  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
234  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
235  *
236  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
237  * the following equation:
238  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
239  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
240  * 1 buddy is #10:
241  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
242  *
243  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
244  * satisfies the following equation:
245  *     P = B & ~(1 << O)
246  *
247  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
248  */
249 static inline struct page *
250 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
251 {
252         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
253
254         return page + (buddy_idx - page_idx);
255 }
256
257 static inline unsigned long
258 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
259 {
260         return (page_idx & ~(1 << order));
261 }
262
263 /*
264  * This function checks whether a page is free && is the buddy
265  * we can do coalesce a page and its buddy if
266  * (a) the buddy is not in a hole &&
267  * (b) the buddy is free &&
268  * (c) the buddy is on the buddy system &&
269  * (d) a page and its buddy have the same order.
270  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
271  *
272  */
273 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
274 {
275 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
276         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
277                 return 0;
278 #endif
279
280        if (PagePrivate(page)           &&
281            (page_order(page) == order) &&
282             page_count(page) == 0)
283                return 1;
284        return 0;
285 }
286
287 /*
288  * Freeing function for a buddy system allocator.
289  *
290  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
291  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
292  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
293  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
294  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
295  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
296  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
297  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
298  * parts of the VM system.
299  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
300  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
301  * order is recorded in page_private(page) field.
302  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
303  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
304  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
305  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
306  * triggers coalescing into a block of larger size.            
307  *
308  * -- wli
309  */
310
311 static inline void __free_one_page(struct page *page,
312                 struct zone *zone, unsigned int order)
313 {
314         unsigned long page_idx;
315         int order_size = 1 << order;
316
317         if (unlikely(PageCompound(page)))
318                 destroy_compound_page(page, order);
319
320         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
321
322         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
323         BUG_ON(bad_range(zone, page));
324
325         zone->free_pages += order_size;
326         while (order < MAX_ORDER-1) {
327                 unsigned long combined_idx;
328                 struct free_area *area;
329                 struct page *buddy;
330
331                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
332                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
333                         break;          /* Move the buddy up one level. */
334
335                 list_del(&buddy->lru);
336                 area = zone->free_area + order;
337                 area->nr_free--;
338                 rmv_page_order(buddy);
339                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
340                 page = page + (combined_idx - page_idx);
341                 page_idx = combined_idx;
342                 order++;
343         }
344         set_page_order(page, order);
345         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
346         zone->free_area[order].nr_free++;
347 }
348
349 static inline int free_pages_check(struct page *page)
350 {
351         if (unlikely(page_mapcount(page) |
352                 (page->mapping != NULL)  |
353                 (page_count(page) != 0)  |
354                 (page->flags & (
355                         1 << PG_lru     |
356                         1 << PG_private |
357                         1 << PG_locked  |
358                         1 << PG_active  |
359                         1 << PG_reclaim |
360                         1 << PG_slab    |
361                         1 << PG_swapcache |
362                         1 << PG_writeback |
363                         1 << PG_reserved ))))
364                 bad_page(page);
365         if (PageDirty(page))
366                 __ClearPageDirty(page);
367         /*
368          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
369          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
370          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
371          */
372         return PageReserved(page);
373 }
374
375 /*
376  * Frees a list of pages. 
377  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
378  * count is the number of pages to free.
379  *
380  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
381  * see if this freeing clears that state.
382  *
383  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
384  * pinned" detection logic.
385  */
386 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
387                                         struct list_head *list, int order)
388 {
389         spin_lock(&zone->lock);
390         zone->all_unreclaimable = 0;
391         zone->pages_scanned = 0;
392         while (count--) {
393                 struct page *page;
394
395                 BUG_ON(list_empty(list));
396                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
397                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
398                 list_del(&page->lru);
399                 __free_one_page(page, zone, order);
400         }
401         spin_unlock(&zone->lock);
402 }
403
404 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
405 {
406         LIST_HEAD(list);
407         list_add(&page->lru, &list);
408         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
409 }
410
411 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
412 {
413         unsigned long flags;
414         int i;
415         int reserved = 0;
416
417         arch_free_page(page, order);
418
419 #ifndef CONFIG_MMU
420         for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
421                 __put_page(page + i);
422 #endif
423
424         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
425                 reserved += free_pages_check(page + i);
426         if (reserved)
427                 return;
428
429         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
430         local_irq_save(flags);
431         __mod_page_state(pgfree, 1 << order);
432         free_one_page(page_zone(page), page, order);
433         local_irq_restore(flags);
434 }
435
436 /*
437  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
438  */
439 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
440 {
441         if (order == 0) {
442                 __ClearPageReserved(page);
443                 set_page_count(page, 0);
444
445                 free_hot_cold_page(page, 0);
446         } else {
447                 LIST_HEAD(list);
448                 int loop;
449
450                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
451                         struct page *p = &page[loop];
452
453                         if (loop + 16 < BITS_PER_LONG)
454                                 prefetchw(p + 16);
455                         __ClearPageReserved(p);
456                         set_page_count(p, 0);
457                 }
458
459                 arch_free_page(page, order);
460
461                 mod_page_state(pgfree, 1 << order);
462
463                 list_add(&page->lru, &list);
464                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
465                 free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
466         }
467 }
468
469
470 /*
471  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
472  * Please do not alter this order without good reasons and regression
473  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
474  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
475  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
476  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
477  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
478  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
479  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
480  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
481  *
482  * -- wli
483  */
484 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
485         int low, int high, struct free_area *area)
486 {
487         unsigned long size = 1 << high;
488
489         while (high > low) {
490                 area--;
491                 high--;
492                 size >>= 1;
493                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
494                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
495                 area->nr_free++;
496                 set_page_order(&page[size], high);
497         }
498 }
499
500 /*
501  * This page is about to be returned from the page allocator
502  */
503 static int prep_new_page(struct page *page, int order)
504 {
505         if (unlikely(page_mapcount(page) |
506                 (page->mapping != NULL)  |
507                 (page_count(page) != 0)  |
508                 (page->flags & (
509                         1 << PG_lru     |
510                         1 << PG_private |
511                         1 << PG_locked  |
512                         1 << PG_active  |
513                         1 << PG_dirty   |
514                         1 << PG_reclaim |
515                         1 << PG_slab    |
516                         1 << PG_swapcache |
517                         1 << PG_writeback |
518                         1 << PG_reserved ))))
519                 bad_page(page);
520
521         /*
522          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
523          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
524          */
525         if (PageReserved(page))
526                 return 1;
527
528         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
529                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
530                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
531         set_page_private(page, 0);
532         set_page_refs(page, order);
533         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
534         return 0;
535 }
536
537 /* 
538  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
539  * Call me with the zone->lock already held.
540  */
541 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
542 {
543         struct free_area * area;
544         unsigned int current_order;
545         struct page *page;
546
547         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
548                 area = zone->free_area + current_order;
549                 if (list_empty(&area->free_list))
550                         continue;
551
552                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
553                 list_del(&page->lru);
554                 rmv_page_order(page);
555                 area->nr_free--;
556                 zone->free_pages -= 1UL << order;
557                 expand(zone, page, order, current_order, area);
558                 return page;
559         }
560
561         return NULL;
562 }
563
564 /* 
565  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
566  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
567  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
568  */
569 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
570                         unsigned long count, struct list_head *list)
571 {
572         int i;
573         
574         spin_lock(&zone->lock);
575         for (i = 0; i < count; ++i) {
576                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
577                 if (unlikely(page == NULL))
578                         break;
579                 list_add_tail(&page->lru, list);
580         }
581         spin_unlock(&zone->lock);
582         return i;
583 }
584
585 #ifdef CONFIG_NUMA
586 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
587 void drain_remote_pages(void)
588 {
589         struct zone *zone;
590         int i;
591         unsigned long flags;
592
593         local_irq_save(flags);
594         for_each_zone(zone) {
595                 struct per_cpu_pageset *pset;
596
597                 /* Do not drain local pagesets */
598                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
599                         continue;
600
601                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
602                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
603                         struct per_cpu_pages *pcp;
604
605                         pcp = &pset->pcp[i];
606                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
607                         pcp->count = 0;
608                 }
609         }
610         local_irq_restore(flags);
611 }
612 #endif
613
614 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
615 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
616 {
617         unsigned long flags;
618         struct zone *zone;
619         int i;
620
621         for_each_zone(zone) {
622                 struct per_cpu_pageset *pset;
623
624                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
625                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
626                         struct per_cpu_pages *pcp;
627
628                         pcp = &pset->pcp[i];
629                         local_irq_save(flags);
630                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
631                         pcp->count = 0;
632                         local_irq_restore(flags);
633                 }
634         }
635 }
636 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
637
638 #ifdef CONFIG_PM
639
640 void mark_free_pages(struct zone *zone)
641 {
642         unsigned long zone_pfn, flags;
643         int order;
644         struct list_head *curr;
645
646         if (!zone->spanned_pages)
647                 return;
648
649         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
650         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
651                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
652
653         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
654                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
655                         unsigned long start_pfn, i;
656
657                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
658
659                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
660                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
661         }
662         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
663 }
664
665 /*
666  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
667  */
668 void drain_local_pages(void)
669 {
670         unsigned long flags;
671
672         local_irq_save(flags);  
673         __drain_pages(smp_processor_id());
674         local_irq_restore(flags);       
675 }
676 #endif /* CONFIG_PM */
677
678 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z, int cpu)
679 {
680 #ifdef CONFIG_NUMA
681         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
682         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
683         struct per_cpu_pageset *p;
684
685         p = zone_pcp(z, cpu);
686         if (pg == orig) {
687                 p->numa_hit++;
688         } else {
689                 p->numa_miss++;
690                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
691         }
692         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
693                 p->local_node++;
694         else
695                 p->other_node++;
696 #endif
697 }
698
699 /*
700  * Free a 0-order page
701  */
702 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
703 {
704         struct zone *zone = page_zone(page);
705         struct per_cpu_pages *pcp;
706         unsigned long flags;
707
708         arch_free_page(page, 0);
709
710         if (PageAnon(page))
711                 page->mapping = NULL;
712         if (free_pages_check(page))
713                 return;
714
715         kernel_map_pages(page, 1, 0);
716
717         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
718         local_irq_save(flags);
719         __inc_page_state(pgfree);
720         list_add(&page->lru, &pcp->list);
721         pcp->count++;
722         if (pcp->count >= pcp->high) {
723                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
724                 pcp->count -= pcp->batch;
725         }
726         local_irq_restore(flags);
727         put_cpu();
728 }
729
730 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
731 {
732         free_hot_cold_page(page, 0);
733 }
734         
735 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
736 {
737         free_hot_cold_page(page, 1);
738 }
739
740 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
741 {
742         int i;
743
744         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
745         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
746                 clear_highpage(page + i);
747 }
748
749 /*
750  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
751  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
752  * or two.
753  */
754 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
755                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
756 {
757         unsigned long flags;
758         struct page *page;
759         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
760         int cpu;
761
762 again:
763         cpu  = get_cpu();
764         if (likely(order == 0)) {
765                 struct per_cpu_pages *pcp;
766
767                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
768                 local_irq_save(flags);
769                 if (!pcp->count) {
770                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
771                                                 pcp->batch, &pcp->list);
772                         if (unlikely(!pcp->count))
773                                 goto failed;
774                 }
775                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
776                 list_del(&page->lru);
777                 pcp->count--;
778         } else {
779                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
780                 page = __rmqueue(zone, order);
781                 spin_unlock(&zone->lock);
782                 if (!page)
783                         goto failed;
784         }
785
786         __mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
787         zone_statistics(zonelist, zone, cpu);
788         local_irq_restore(flags);
789         put_cpu();
790
791         BUG_ON(bad_range(zone, page));
792         if (prep_new_page(page, order))
793                 goto again;
794
795         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
796                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
797
798         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
799                 prep_compound_page(page, order);
800         return page;
801
802 failed:
803         local_irq_restore(flags);
804         put_cpu();
805         return NULL;
806 }
807
808 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
809 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
810 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
811 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
812 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
813 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
814 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
815
816 /*
817  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
818  * of the allocation.
819  */
820 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
821                       int classzone_idx, int alloc_flags)
822 {
823         /* free_pages my go negative - that's OK */
824         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
825         int o;
826
827         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
828                 min -= min / 2;
829         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
830                 min -= min / 4;
831
832         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
833                 return 0;
834         for (o = 0; o < order; o++) {
835                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
836                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
837
838                 /* Require fewer higher order pages to be free */
839                 min >>= 1;
840
841                 if (free_pages <= min)
842                         return 0;
843         }
844         return 1;
845 }
846
847 /*
848  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
849  * a page.
850  */
851 static struct page *
852 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
853                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
854 {
855         struct zone **z = zonelist->zones;
856         struct page *page = NULL;
857         int classzone_idx = zone_idx(*z);
858
859         /*
860          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
861          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
862          */
863         do {
864                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
865                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
866                         continue;
867
868                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
869                         unsigned long mark;
870                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
871                                 mark = (*z)->pages_min;
872                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
873                                 mark = (*z)->pages_low;
874                         else
875                                 mark = (*z)->pages_high;
876                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
877                                     classzone_idx, alloc_flags))
878                                 continue;
879                 }
880
881                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
882                 if (page) {
883                         break;
884                 }
885         } while (*(++z) != NULL);
886         return page;
887 }
888
889 /*
890  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
891  */
892 struct page * fastcall
893 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
894                 struct zonelist *zonelist)
895 {
896         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
897         struct zone **z;
898         struct page *page;
899         struct reclaim_state reclaim_state;
900         struct task_struct *p = current;
901         int do_retry;
902         int alloc_flags;
903         int did_some_progress;
904
905         might_sleep_if(wait);
906
907 restart:
908         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
909
910         if (unlikely(*z == NULL)) {
911                 /* Should this ever happen?? */
912                 return NULL;
913         }
914
915         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
916                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
917         if (page)
918                 goto got_pg;
919
920         do {
921                 wakeup_kswapd(*z, order);
922         } while (*(++z));
923
924         /*
925          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
926          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
927          * to how we want to proceed.
928          *
929          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
930          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
931          * policy.
932          */
933         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
934         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
935                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
936         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
937                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
938         alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
939
940         /*
941          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
942          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
943          *
944          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
945          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
946          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
947          */
948         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
949         if (page)
950                 goto got_pg;
951
952         /* This allocation should allow future memory freeing. */
953
954         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
955                         && !in_interrupt()) {
956                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
957 nofail_alloc:
958                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
959                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
960                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
961                         if (page)
962                                 goto got_pg;
963                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
964                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
965                                 goto nofail_alloc;
966                         }
967                 }
968                 goto nopage;
969         }
970
971         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
972         if (!wait)
973                 goto nopage;
974
975 rebalance:
976         cond_resched();
977
978         /* We now go into synchronous reclaim */
979         cpuset_memory_pressure_bump();
980         p->flags |= PF_MEMALLOC;
981         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
982         p->reclaim_state = &reclaim_state;
983
984         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
985
986         p->reclaim_state = NULL;
987         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
988
989         cond_resched();
990
991         if (likely(did_some_progress)) {
992                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
993                                                 zonelist, alloc_flags);
994                 if (page)
995                         goto got_pg;
996         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
997                 /*
998                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
999                  * very high watermark here, this is only to catch
1000                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1001                  * under heavy pressure.
1002                  */
1003                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1004                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1005                 if (page)
1006                         goto got_pg;
1007
1008                 out_of_memory(gfp_mask, order);
1009                 goto restart;
1010         }
1011
1012         /*
1013          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1014          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1015          *
1016          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1017          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1018          */
1019         do_retry = 0;
1020         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1021                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1022                         do_retry = 1;
1023                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1024                         do_retry = 1;
1025         }
1026         if (do_retry) {
1027                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1028                 goto rebalance;
1029         }
1030
1031 nopage:
1032         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1033                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1034                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1035                         p->comm, order, gfp_mask);
1036                 dump_stack();
1037                 show_mem();
1038         }
1039 got_pg:
1040         return page;
1041 }
1042
1043 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1044
1045 /*
1046  * Common helper functions.
1047  */
1048 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1049 {
1050         struct page * page;
1051         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1052         if (!page)
1053                 return 0;
1054         return (unsigned long) page_address(page);
1055 }
1056
1057 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1058
1059 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1060 {
1061         struct page * page;
1062
1063         /*
1064          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1065          * a highmem page
1066          */
1067         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1068
1069         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1070         if (page)
1071                 return (unsigned long) page_address(page);
1072         return 0;
1073 }
1074
1075 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1076
1077 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1078 {
1079         int i = pagevec_count(pvec);
1080
1081         while (--i >= 0)
1082                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1083 }
1084
1085 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1086 {
1087         if (put_page_testzero(page)) {
1088                 if (order == 0)
1089                         free_hot_page(page);
1090                 else
1091                         __free_pages_ok(page, order);
1092         }
1093 }
1094
1095 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1096
1097 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1098 {
1099         if (addr != 0) {
1100                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1101                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1102         }
1103 }
1104
1105 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1106
1107 /*
1108  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1109  */
1110 unsigned int nr_free_pages(void)
1111 {
1112         unsigned int sum = 0;
1113         struct zone *zone;
1114
1115         for_each_zone(zone)
1116                 sum += zone->free_pages;
1117
1118         return sum;
1119 }
1120
1121 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1122
1123 #ifdef CONFIG_NUMA
1124 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1125 {
1126         unsigned int i, sum = 0;
1127
1128         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1129                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1130
1131         return sum;
1132 }
1133 #endif
1134
1135 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1136 {
1137         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1138         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1139         unsigned int sum = 0;
1140
1141         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1142         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1143         struct zone *zone;
1144
1145         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1146                 unsigned long size = zone->present_pages;
1147                 unsigned long high = zone->pages_high;
1148                 if (size > high)
1149                         sum += size - high;
1150         }
1151
1152         return sum;
1153 }
1154
1155 /*
1156  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1157  */
1158 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1159 {
1160         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1161 }
1162
1163 /*
1164  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1165  */
1166 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1167 {
1168         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1169 }
1170
1171 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1172 unsigned int nr_free_highpages (void)
1173 {
1174         pg_data_t *pgdat;
1175         unsigned int pages = 0;
1176
1177         for_each_pgdat(pgdat)
1178                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1179
1180         return pages;
1181 }
1182 #endif
1183
1184 #ifdef CONFIG_NUMA
1185 static void show_node(struct zone *zone)
1186 {
1187         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1188 }
1189 #else
1190 #define show_node(zone) do { } while (0)
1191 #endif
1192
1193 /*
1194  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1195  * The result is unavoidably approximate - it can change
1196  * during and after execution of this function.
1197  */
1198 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1199
1200 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1201 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1202 #ifdef CONFIG_SMP
1203 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1204 #endif
1205
1206 static void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1207 {
1208         int cpu = 0;
1209
1210         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1211         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1212
1213         cpu = first_cpu(*cpumask);
1214         while (cpu < NR_CPUS) {
1215                 unsigned long *in, *out, off;
1216
1217                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1218
1219                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1220
1221                 if (cpu < NR_CPUS)
1222                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1223
1224                 out = (unsigned long *)ret;
1225                 for (off = 0; off < nr; off++)
1226                         *out++ += *in++;
1227         }
1228 }
1229
1230 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1231 {
1232         int nr;
1233         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1234
1235         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1236         nr /= sizeof(unsigned long);
1237
1238         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1239 }
1240
1241 void get_page_state(struct page_state *ret)
1242 {
1243         int nr;
1244         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1245
1246         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1247         nr /= sizeof(unsigned long);
1248
1249         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1250 }
1251
1252 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1253 {
1254         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1255
1256         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1257 }
1258
1259 unsigned long read_page_state_offset(unsigned long offset)
1260 {
1261         unsigned long ret = 0;
1262         int cpu;
1263
1264         for_each_online_cpu(cpu) {
1265                 unsigned long in;
1266
1267                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1268                 ret += *((unsigned long *)in);
1269         }
1270         return ret;
1271 }
1272
1273 void __mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1274 {
1275         void *ptr;
1276
1277         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1278         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1279 }
1280 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state_offset);
1281
1282 void mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1283 {
1284         unsigned long flags;
1285         void *ptr;
1286
1287         local_irq_save(flags);
1288         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1289         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1290         local_irq_restore(flags);
1291 }
1292 EXPORT_SYMBOL(mod_page_state_offset);
1293
1294 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1295                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1296 {
1297         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1298         int i;
1299
1300         *active = 0;
1301         *inactive = 0;
1302         *free = 0;
1303         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1304                 *active += zones[i].nr_active;
1305                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1306                 *free += zones[i].free_pages;
1307         }
1308 }
1309
1310 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1311                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1312 {
1313         struct pglist_data *pgdat;
1314
1315         *active = 0;
1316         *inactive = 0;
1317         *free = 0;
1318         for_each_pgdat(pgdat) {
1319                 unsigned long l, m, n;
1320                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1321                 *active += l;
1322                 *inactive += m;
1323                 *free += n;
1324         }
1325 }
1326
1327 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1328 {
1329         val->totalram = totalram_pages;
1330         val->sharedram = 0;
1331         val->freeram = nr_free_pages();
1332         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1333 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1334         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1335         val->freehigh = nr_free_highpages();
1336 #else
1337         val->totalhigh = 0;
1338         val->freehigh = 0;
1339 #endif
1340         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1341 }
1342
1343 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1344
1345 #ifdef CONFIG_NUMA
1346 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1347 {
1348         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1349
1350         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1351         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1352         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1353         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1354         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1355 }
1356 #endif
1357
1358 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1359
1360 /*
1361  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1362  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1363  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1364  */
1365 void show_free_areas(void)
1366 {
1367         struct page_state ps;
1368         int cpu, temperature;
1369         unsigned long active;
1370         unsigned long inactive;
1371         unsigned long free;
1372         struct zone *zone;
1373
1374         for_each_zone(zone) {
1375                 show_node(zone);
1376                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1377
1378                 if (!populated_zone(zone)) {
1379                         printk(" empty\n");
1380                         continue;
1381                 } else
1382                         printk("\n");
1383
1384                 for_each_online_cpu(cpu) {
1385                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1386
1387                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1388
1389                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1390                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1391                                         cpu,
1392                                         temperature ? "cold" : "hot",
1393                                         pageset->pcp[temperature].high,
1394                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1395                                         pageset->pcp[temperature].count);
1396                 }
1397         }
1398
1399         get_page_state(&ps);
1400         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1401
1402         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1403                 K(nr_free_pages()),
1404                 K(nr_free_highpages()));
1405
1406         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1407                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1408                 active,
1409                 inactive,
1410                 ps.nr_dirty,
1411                 ps.nr_writeback,
1412                 ps.nr_unstable,
1413                 nr_free_pages(),
1414                 ps.nr_slab,
1415                 ps.nr_mapped,
1416                 ps.nr_page_table_pages);
1417
1418         for_each_zone(zone) {
1419                 int i;
1420
1421                 show_node(zone);
1422                 printk("%s"
1423                         " free:%lukB"
1424                         " min:%lukB"
1425                         " low:%lukB"
1426                         " high:%lukB"
1427                         " active:%lukB"
1428                         " inactive:%lukB"
1429                         " present:%lukB"
1430                         " pages_scanned:%lu"
1431                         " all_unreclaimable? %s"
1432                         "\n",
1433                         zone->name,
1434                         K(zone->free_pages),
1435                         K(zone->pages_min),
1436                         K(zone->pages_low),
1437                         K(zone->pages_high),
1438                         K(zone->nr_active),
1439                         K(zone->nr_inactive),
1440                         K(zone->present_pages),
1441                         zone->pages_scanned,
1442                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1443                         );
1444                 printk("lowmem_reserve[]:");
1445                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1446                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1447                 printk("\n");
1448         }
1449
1450         for_each_zone(zone) {
1451                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1452
1453                 show_node(zone);
1454                 printk("%s: ", zone->name);
1455                 if (!populated_zone(zone)) {
1456                         printk("empty\n");
1457                         continue;
1458                 }
1459
1460                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1461                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1462                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1463                         total += nr << order;
1464                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1465                 }
1466                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1467                 printk("= %lukB\n", K(total));
1468         }
1469
1470         show_swap_cache_info();
1471 }
1472
1473 /*
1474  * Builds allocation fallback zone lists.
1475  *
1476  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1477  */
1478 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1479                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1480 {
1481         struct zone *zone;
1482
1483         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1484
1485         do {
1486                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1487                 if (populated_zone(zone)) {
1488 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1489                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1490 #endif
1491                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1492                         check_highest_zone(zone_type);
1493                 }
1494                 zone_type--;
1495
1496         } while (zone_type >= 0);
1497         return nr_zones;
1498 }
1499
1500 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1501 {
1502         int res = ZONE_NORMAL;
1503         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1504                 res = ZONE_HIGHMEM;
1505         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1506                 res = ZONE_DMA32;
1507         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1508                 res = ZONE_DMA;
1509         return res;
1510 }
1511
1512 #ifdef CONFIG_NUMA
1513 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1514 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1515 /**
1516  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1517  * @node: node whose fallback list we're appending
1518  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1519  *
1520  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1521  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1522  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1523  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1524  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1525  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1526  * on them otherwise.
1527  * It returns -1 if no node is found.
1528  */
1529 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1530 {
1531         int i, n, val;
1532         int min_val = INT_MAX;
1533         int best_node = -1;
1534
1535         for_each_online_node(i) {
1536                 cpumask_t tmp;
1537
1538                 /* Start from local node */
1539                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1540
1541                 /* Don't want a node to appear more than once */
1542                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1543                         continue;
1544
1545                 /* Use the local node if we haven't already */
1546                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1547                         best_node = node;
1548                         break;
1549                 }
1550
1551                 /* Use the distance array to find the distance */
1552                 val = node_distance(node, n);
1553
1554                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1555                 tmp = node_to_cpumask(n);
1556                 if (!cpus_empty(tmp))
1557                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1558
1559                 /* Slight preference for less loaded node */
1560                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1561                 val += node_load[n];
1562
1563                 if (val < min_val) {
1564                         min_val = val;
1565                         best_node = n;
1566                 }
1567         }
1568
1569         if (best_node >= 0)
1570                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1571
1572         return best_node;
1573 }
1574
1575 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1576 {
1577         int i, j, k, node, local_node;
1578         int prev_node, load;
1579         struct zonelist *zonelist;
1580         nodemask_t used_mask;
1581
1582         /* initialize zonelists */
1583         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1584                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1585                 zonelist->zones[0] = NULL;
1586         }
1587
1588         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1589         local_node = pgdat->node_id;
1590         load = num_online_nodes();
1591         prev_node = local_node;
1592         nodes_clear(used_mask);
1593         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1594                 /*
1595                  * We don't want to pressure a particular node.
1596                  * So adding penalty to the first node in same
1597                  * distance group to make it round-robin.
1598                  */
1599                 if (node_distance(local_node, node) !=
1600                                 node_distance(local_node, prev_node))
1601                         node_load[node] += load;
1602                 prev_node = node;
1603                 load--;
1604                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1605                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1606                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1607
1608                         k = highest_zone(i);
1609
1610                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1611                         zonelist->zones[j] = NULL;
1612                 }
1613         }
1614 }
1615
1616 #else   /* CONFIG_NUMA */
1617
1618 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1619 {
1620         int i, j, k, node, local_node;
1621
1622         local_node = pgdat->node_id;
1623         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1624                 struct zonelist *zonelist;
1625
1626                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1627
1628                 j = 0;
1629                 k = highest_zone(i);
1630                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1631                 /*
1632                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1633                  * of all the other nodes.
1634                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1635                  * building the zones for node N, we make sure that the
1636                  * zones coming right after the local ones are those from
1637                  * node N+1 (modulo N)
1638                  */
1639                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1640                         if (!node_online(node))
1641                                 continue;
1642                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1643                 }
1644                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1645                         if (!node_online(node))
1646                                 continue;
1647                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1648                 }
1649
1650                 zonelist->zones[j] = NULL;
1651         }
1652 }
1653
1654 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1655
1656 void __init build_all_zonelists(void)
1657 {
1658         int i;
1659
1660         for_each_online_node(i)
1661                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1662         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1663         cpuset_init_current_mems_allowed();
1664 }
1665
1666 /*
1667  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1668  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1669  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1670  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1671  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1672  * conservative, even though it seems large.
1673  *
1674  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1675  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1676  */
1677 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1678
1679 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1680 {
1681         unsigned long size = 1;
1682
1683         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1684
1685         while (size < pages)
1686                 size <<= 1;
1687
1688         /*
1689          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1690          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1691          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1692          */
1693         size = min(size, 4096UL);
1694
1695         return max(size, 4UL);
1696 }
1697
1698 /*
1699  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1700  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1701  * hash function before the remainder is taken.
1702  */
1703 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1704 {
1705         return ffz(~size);
1706 }
1707
1708 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1709
1710 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1711                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1712 {
1713         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1714         int i;
1715
1716         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1717                 totalpages += zones_size[i];
1718         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1719
1720         realtotalpages = totalpages;
1721         if (zholes_size)
1722                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1723                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1724         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1725         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1726 }
1727
1728
1729 /*
1730  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1731  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1732  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1733  */
1734 void __devinit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1735                 unsigned long start_pfn)
1736 {
1737         struct page *page;
1738         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1739         unsigned long pfn;
1740
1741         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1742                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1743                         continue;
1744                 page = pfn_to_page(pfn);
1745                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1746                 set_page_count(page, 1);
1747                 reset_page_mapcount(page);
1748                 SetPageReserved(page);
1749                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1750 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1751                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1752                 if (!is_highmem_idx(zone))
1753                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1754 #endif
1755         }
1756 }
1757
1758 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1759                                 unsigned long size)
1760 {
1761         int order;
1762         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1763                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1764                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1765         }
1766 }
1767
1768 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1769 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1770                 unsigned long size)
1771 {
1772         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1773         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1774
1775         if (FLAGS_HAS_NODE)
1776                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1777         else
1778                 for (; snum <= end; snum++)
1779                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1780 }
1781
1782 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1783 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1784         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1785 #endif
1786
1787 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1788 {
1789         int batch;
1790
1791         /*
1792          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1793          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1794          *
1795          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1796          */
1797         batch = zone->present_pages / 1024;
1798         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1799                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1800         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1801         if (batch < 1)
1802                 batch = 1;
1803
1804         /*
1805          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1806          * of 2 value was found to be more likely to have
1807          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1808          *
1809          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1810          * batches of pages, one task can end up with a lot
1811          * of pages of one half of the possible page colors
1812          * and the other with pages of the other colors.
1813          */
1814         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1815
1816         return batch;
1817 }
1818
1819 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1820 {
1821         struct per_cpu_pages *pcp;
1822
1823         memset(p, 0, sizeof(*p));
1824
1825         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1826         pcp->count = 0;
1827         pcp->high = 6 * batch;
1828         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1829         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1830
1831         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1832         pcp->count = 0;
1833         pcp->high = 2 * batch;
1834         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1835         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1836 }
1837
1838 /*
1839  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1840  * to the value high for the pageset p.
1841  */
1842
1843 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1844                                 unsigned long high)
1845 {
1846         struct per_cpu_pages *pcp;
1847
1848         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1849         pcp->high = high;
1850         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1851         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1852                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1853 }
1854
1855
1856 #ifdef CONFIG_NUMA
1857 /*
1858  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1859  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1860  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1861  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1862  * with interrupts disabled.
1863  *
1864  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1865  *
1866  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1867  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1868  * hotplugged processors.
1869  *
1870  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1871  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1872  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1873  */
1874 static struct per_cpu_pageset
1875         boot_pageset[NR_CPUS];
1876
1877 /*
1878  * Dynamically allocate memory for the
1879  * per cpu pageset array in struct zone.
1880  */
1881 static int __devinit process_zones(int cpu)
1882 {
1883         struct zone *zone, *dzone;
1884
1885         for_each_zone(zone) {
1886
1887                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1888                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1889                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1890                         goto bad;
1891
1892                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1893
1894                 if (percpu_pagelist_fraction)
1895                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1896                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1897         }
1898
1899         return 0;
1900 bad:
1901         for_each_zone(dzone) {
1902                 if (dzone == zone)
1903                         break;
1904                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1905                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1906         }
1907         return -ENOMEM;
1908 }
1909
1910 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1911 {
1912         struct zone *zone;
1913
1914         for_each_zone(zone) {
1915                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1916
1917                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1918                 kfree(pset);
1919         }
1920 }
1921
1922 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1923                 unsigned long action,
1924                 void *hcpu)
1925 {
1926         int cpu = (long)hcpu;
1927         int ret = NOTIFY_OK;
1928
1929         switch (action) {
1930                 case CPU_UP_PREPARE:
1931                         if (process_zones(cpu))
1932                                 ret = NOTIFY_BAD;
1933                         break;
1934                 case CPU_UP_CANCELED:
1935                 case CPU_DEAD:
1936                         free_zone_pagesets(cpu);
1937                         break;
1938                 default:
1939                         break;
1940         }
1941         return ret;
1942 }
1943
1944 static struct notifier_block pageset_notifier =
1945         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1946
1947 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1948 {
1949         int err;
1950
1951         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1952          * A cpuup callback will do this for every cpu
1953          * as it comes online
1954          */
1955         err = process_zones(smp_processor_id());
1956         BUG_ON(err);
1957         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1958 }
1959
1960 #endif
1961
1962 static __devinit
1963 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1964 {
1965         int i;
1966         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1967
1968         /*
1969          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1970          * per zone.
1971          */
1972         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1973         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1974         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1975                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1976                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1977
1978         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1979                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1980 }
1981
1982 static __devinit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1983 {
1984         int cpu;
1985         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1986
1987         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1988 #ifdef CONFIG_NUMA
1989                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1990                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1991                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1992 #else
1993                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1994 #endif
1995         }
1996         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1997                 zone->name, zone->present_pages, batch);
1998 }
1999
2000 static __devinit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2001                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
2002 {
2003         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2004
2005         zone_wait_table_init(zone, size);
2006         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2007
2008         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
2009         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2010
2011         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2012
2013         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2014 }
2015
2016 /*
2017  * Set up the zone data structures:
2018  *   - mark all pages reserved
2019  *   - mark all memory queues empty
2020  *   - clear the memory bitmaps
2021  */
2022 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2023                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2024 {
2025         unsigned long j;
2026         int nid = pgdat->node_id;
2027         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2028
2029         pgdat_resize_init(pgdat);
2030         pgdat->nr_zones = 0;
2031         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2032         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2033         
2034         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2035                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2036                 unsigned long size, realsize;
2037
2038                 realsize = size = zones_size[j];
2039                 if (zholes_size)
2040                         realsize -= zholes_size[j];
2041
2042                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2043                         nr_kernel_pages += realsize;
2044                 nr_all_pages += realsize;
2045
2046                 zone->spanned_pages = size;
2047                 zone->present_pages = realsize;
2048                 zone->name = zone_names[j];
2049                 spin_lock_init(&zone->lock);
2050                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2051                 zone_seqlock_init(zone);
2052                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2053                 zone->free_pages = 0;
2054
2055                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2056
2057                 zone_pcp_init(zone);
2058                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2059                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2060                 zone->nr_scan_active = 0;
2061                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2062                 zone->nr_active = 0;
2063                 zone->nr_inactive = 0;
2064                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2065                 if (!size)
2066                         continue;
2067
2068                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2069                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2070                 zone_start_pfn += size;
2071         }
2072 }
2073
2074 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2075 {
2076         /* Skip empty nodes */
2077         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2078                 return;
2079
2080 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2081         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2082         if (!pgdat->node_mem_map) {
2083                 unsigned long size;
2084                 struct page *map;
2085
2086                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2087                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2088                 if (!map)
2089                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2090                 pgdat->node_mem_map = map;
2091         }
2092 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2093         /*
2094          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2095          */
2096         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2097                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2098 #endif
2099 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2100 }
2101
2102 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2103                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2104                 unsigned long *zholes_size)
2105 {
2106         pgdat->node_id = nid;
2107         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2108         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2109
2110         alloc_node_mem_map(pgdat);
2111
2112         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2113 }
2114
2115 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2116 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2117 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2118
2119 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2120 #endif
2121
2122 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2123 {
2124         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2125                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2126 }
2127
2128 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2129
2130 #include <linux/seq_file.h>
2131
2132 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2133 {
2134         pg_data_t *pgdat;
2135         loff_t node = *pos;
2136
2137         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2138                 --node;
2139
2140         return pgdat;
2141 }
2142
2143 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2144 {
2145         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2146
2147         (*pos)++;
2148         return pgdat->pgdat_next;
2149 }
2150
2151 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2152 {
2153 }
2154
2155 /* 
2156  * This walks the free areas for each zone.
2157  */
2158 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2159 {
2160         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2161         struct zone *zone;
2162         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2163         unsigned long flags;
2164         int order;
2165
2166         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2167                 if (!populated_zone(zone))
2168                         continue;
2169
2170                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2171                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2172                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2173                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2174                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2175                 seq_putc(m, '\n');
2176         }
2177         return 0;
2178 }
2179
2180 struct seq_operations fragmentation_op = {
2181         .start  = frag_start,
2182         .next   = frag_next,
2183         .stop   = frag_stop,
2184         .show   = frag_show,
2185 };
2186
2187 /*
2188  * Output information about zones in @pgdat.
2189  */
2190 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2191 {
2192         pg_data_t *pgdat = arg;
2193         struct zone *zone;
2194         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2195         unsigned long flags;
2196
2197         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2198                 int i;
2199
2200                 if (!populated_zone(zone))
2201                         continue;
2202
2203                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2204                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2205                 seq_printf(m,
2206                            "\n  pages free     %lu"
2207                            "\n        min      %lu"
2208                            "\n        low      %lu"
2209                            "\n        high     %lu"
2210                            "\n        active   %lu"
2211                            "\n        inactive %lu"
2212                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2213                            "\n        spanned  %lu"
2214                            "\n        present  %lu",
2215                            zone->free_pages,
2216                            zone->pages_min,
2217                            zone->pages_low,
2218                            zone->pages_high,
2219                            zone->nr_active,
2220                            zone->nr_inactive,
2221                            zone->pages_scanned,
2222                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2223                            zone->spanned_pages,
2224                            zone->present_pages);
2225                 seq_printf(m,
2226                            "\n        protection: (%lu",
2227                            zone->lowmem_reserve[0]);
2228                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2229                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2230                 seq_printf(m,
2231                            ")"
2232                            "\n  pagesets");
2233                 for_each_online_cpu(i) {
2234                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2235                         int j;
2236
2237                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2238                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2239                                 if (pageset->pcp[j].count)
2240                                         break;
2241                         }
2242                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2243                                 continue;
2244                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2245                                 seq_printf(m,
2246                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2247                                            "\n              count: %i"
2248                                            "\n              high:  %i"
2249                                            "\n              batch: %i",
2250                                            i, j,
2251                                            pageset->pcp[j].count,
2252                                            pageset->pcp[j].high,
2253                                            pageset->pcp[j].batch);
2254                         }
2255 #ifdef CONFIG_NUMA
2256                         seq_printf(m,
2257                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2258                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2259                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2260                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2261                                    "\n            local_node:     %lu"
2262                                    "\n            other_node:     %lu",
2263                                    pageset->numa_hit,
2264                                    pageset->numa_miss,
2265                                    pageset->numa_foreign,
2266                                    pageset->interleave_hit,
2267                                    pageset->local_node,
2268                                    pageset->other_node);
2269 #endif
2270                 }
2271                 seq_printf(m,
2272                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2273                            "\n  prev_priority:     %i"
2274                            "\n  temp_priority:     %i"
2275                            "\n  start_pfn:         %lu",
2276                            zone->all_unreclaimable,
2277                            zone->prev_priority,
2278                            zone->temp_priority,
2279                            zone->zone_start_pfn);
2280                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2281                 seq_putc(m, '\n');
2282         }
2283         return 0;
2284 }
2285
2286 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2287         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2288                                * fragmentation. */
2289         .next   = frag_next,
2290         .stop   = frag_stop,
2291         .show   = zoneinfo_show,
2292 };
2293
2294 static char *vmstat_text[] = {
2295         "nr_dirty",
2296         "nr_writeback",
2297         "nr_unstable",
2298         "nr_page_table_pages",
2299         "nr_mapped",
2300         "nr_slab",
2301
2302         "pgpgin",
2303         "pgpgout",
2304         "pswpin",
2305         "pswpout",
2306
2307         "pgalloc_high",
2308         "pgalloc_normal",
2309         "pgalloc_dma32",
2310         "pgalloc_dma",
2311
2312         "pgfree",
2313         "pgactivate",
2314         "pgdeactivate",
2315
2316         "pgfault",
2317         "pgmajfault",
2318
2319         "pgrefill_high",
2320         "pgrefill_normal",
2321         "pgrefill_dma32",
2322         "pgrefill_dma",
2323
2324         "pgsteal_high",
2325         "pgsteal_normal",
2326         "pgsteal_dma32",
2327         "pgsteal_dma",
2328
2329         "pgscan_kswapd_high",
2330         "pgscan_kswapd_normal",
2331         "pgscan_kswapd_dma32",
2332         "pgscan_kswapd_dma",
2333
2334         "pgscan_direct_high",
2335         "pgscan_direct_normal",
2336         "pgscan_direct_dma32",
2337         "pgscan_direct_dma",
2338
2339         "pginodesteal",
2340         "slabs_scanned",
2341         "kswapd_steal",
2342         "kswapd_inodesteal",
2343         "pageoutrun",
2344         "allocstall",
2345
2346         "pgrotated",
2347         "nr_bounce",
2348 };
2349
2350 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2351 {
2352         struct page_state *ps;
2353
2354         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2355                 return NULL;
2356
2357         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2358         m->private = ps;
2359         if (!ps)
2360                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2361         get_full_page_state(ps);
2362         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2363         ps->pgpgout /= 2;
2364         return (unsigned long *)ps + *pos;
2365 }
2366
2367 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2368 {
2369         (*pos)++;
2370         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2371                 return NULL;
2372         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2373 }
2374
2375 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2376 {
2377         unsigned long *l = arg;
2378         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2379
2380         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2381         return 0;
2382 }
2383
2384 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2385 {
2386         kfree(m->private);
2387         m->private = NULL;
2388 }
2389
2390 struct seq_operations vmstat_op = {
2391         .start  = vmstat_start,
2392         .next   = vmstat_next,
2393         .stop   = vmstat_stop,
2394         .show   = vmstat_show,
2395 };
2396
2397 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2398
2399 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2400 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2401                                  unsigned long action, void *hcpu)
2402 {
2403         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2404         long *count;
2405         unsigned long *src, *dest;
2406
2407         if (action == CPU_DEAD) {
2408                 int i;
2409
2410                 /* Drain local pagecache count. */
2411                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2412                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2413                 *count = 0;
2414                 local_irq_disable();
2415                 __drain_pages(cpu);
2416
2417                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2418                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2419                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2420
2421                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2422                                 i++) {
2423                         dest[i] += src[i];
2424                         src[i] = 0;
2425                 }
2426
2427                 local_irq_enable();
2428         }
2429         return NOTIFY_OK;
2430 }
2431 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2432
2433 void __init page_alloc_init(void)
2434 {
2435         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2436 }
2437
2438 /*
2439  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2440  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2441  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2442  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2443  */
2444 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2445 {
2446         struct pglist_data *pgdat;
2447         int j, idx;
2448
2449         for_each_pgdat(pgdat) {
2450                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2451                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2452                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2453
2454                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2455
2456                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2457                                 struct zone *lower_zone;
2458
2459                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2460                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2461
2462                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2463                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2464                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2465                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2466                         }
2467                 }
2468         }
2469 }
2470
2471 /*
2472  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2473  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2474  *      with respect to min_free_kbytes.
2475  */
2476 void setup_per_zone_pages_min(void)
2477 {
2478         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2479         unsigned long lowmem_pages = 0;
2480         struct zone *zone;
2481         unsigned long flags;
2482
2483         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2484         for_each_zone(zone) {
2485                 if (!is_highmem(zone))
2486                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2487         }
2488
2489         for_each_zone(zone) {
2490                 unsigned long tmp;
2491                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2492                 tmp = (pages_min * zone->present_pages) / lowmem_pages;
2493                 if (is_highmem(zone)) {
2494                         /*
2495                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2496                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2497                          * value here.
2498                          *
2499                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2500                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2501                          * not be capped for highmem.
2502                          */
2503                         int min_pages;
2504
2505                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2506                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2507                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2508                         if (min_pages > 128)
2509                                 min_pages = 128;
2510                         zone->pages_min = min_pages;
2511                 } else {
2512                         /*
2513                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2514                          * proportionate to the zone's size.
2515                          */
2516                         zone->pages_min = tmp;
2517                 }
2518
2519                 zone->pages_low   = zone->pages_min + tmp / 4;
2520                 zone->pages_high  = zone->pages_min + tmp / 2;
2521                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2522         }
2523 }
2524
2525 /*
2526  * Initialise min_free_kbytes.
2527  *
2528  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2529  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2530  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2531  *
2532  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2533  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2534  *
2535  * which yields
2536  *
2537  * 16MB:        512k
2538  * 32MB:        724k
2539  * 64MB:        1024k
2540  * 128MB:       1448k
2541  * 256MB:       2048k
2542  * 512MB:       2896k
2543  * 1024MB:      4096k
2544  * 2048MB:      5792k
2545  * 4096MB:      8192k
2546  * 8192MB:      11584k
2547  * 16384MB:     16384k
2548  */
2549 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2550 {
2551         unsigned long lowmem_kbytes;
2552
2553         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2554
2555         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2556         if (min_free_kbytes < 128)
2557                 min_free_kbytes = 128;
2558         if (min_free_kbytes > 65536)
2559                 min_free_kbytes = 65536;
2560         setup_per_zone_pages_min();
2561         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2562         return 0;
2563 }
2564 module_init(init_per_zone_pages_min)
2565
2566 /*
2567  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2568  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2569  *      changes.
2570  */
2571 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2572         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2573 {
2574         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2575         setup_per_zone_pages_min();
2576         return 0;
2577 }
2578
2579 /*
2580  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2581  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2582  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2583  *
2584  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2585  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2586  * if in function of the boot time zone sizes.
2587  */
2588 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2589         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2590 {
2591         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2592         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2593         return 0;
2594 }
2595
2596 /*
2597  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2598  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2599  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2600  */
2601
2602 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2603         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2604 {
2605         struct zone *zone;
2606         unsigned int cpu;
2607         int ret;
2608
2609         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2610         if (!write || (ret == -EINVAL))
2611                 return ret;
2612         for_each_zone(zone) {
2613                 for_each_online_cpu(cpu) {
2614                         unsigned long  high;
2615                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2616                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2617                 }
2618         }
2619         return 0;
2620 }
2621
2622 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2623
2624 #ifdef CONFIG_NUMA
2625 static int __init set_hashdist(char *str)
2626 {
2627         if (!str)
2628                 return 0;
2629         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2630         return 1;
2631 }
2632 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2633 #endif
2634
2635 /*
2636  * allocate a large system hash table from bootmem
2637  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2638  *   quantity of entries
2639  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2640  */
2641 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2642                                      unsigned long bucketsize,
2643                                      unsigned long numentries,
2644                                      int scale,
2645                                      int flags,
2646                                      unsigned int *_hash_shift,
2647                                      unsigned int *_hash_mask,
2648                                      unsigned long limit)
2649 {
2650         unsigned long long max = limit;
2651         unsigned long log2qty, size;
2652         void *table = NULL;
2653
2654         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2655         if (!numentries) {
2656                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2657                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2658                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2659                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2660                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2661
2662                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2663                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2664                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2665                 else
2666                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2667         }
2668         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2669         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2670
2671         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2672         if (max == 0) {
2673                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2674                 do_div(max, bucketsize);
2675         }
2676
2677         if (numentries > max)
2678                 numentries = max;
2679
2680         log2qty = long_log2(numentries);
2681
2682         do {
2683                 size = bucketsize << log2qty;
2684                 if (flags & HASH_EARLY)
2685                         table = alloc_bootmem(size);
2686                 else if (hashdist)
2687                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2688                 else {
2689                         unsigned long order;
2690                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2691                                 ;
2692                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2693                 }
2694         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2695
2696         if (!table)
2697                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2698
2699         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2700                tablename,
2701                (1U << log2qty),
2702                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2703                size);
2704
2705         if (_hash_shift)
2706                 *_hash_shift = log2qty;
2707         if (_hash_mask)
2708                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2709
2710         return table;
2711 }