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/module.h>
  26 #include <linux/suspend.h>
  27 #include <linux/pagevec.h>
  28 #include <linux/blkdev.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/notifier.h>
  31 #include <linux/topology.h>
  32 #include <linux/sysctl.h>
  33 #include <linux/cpu.h>
  34 #include <linux/cpuset.h>
  35 #include <linux/nodemask.h>
  36 #include <linux/vmalloc.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39 #include "internal.h"
  40
  41 /*
  42  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
  43  * initializer cleaner
  44  */
  45 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
  46 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
  47 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
  48 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
  49 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
  50 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
  51 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
  52 long nr_swap_pages;
  53
  54 /*
  55  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
  56  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
  57  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
  58  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
  59  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
  60  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
  61  */
  62 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 32 };
  63
  64 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
  65 EXPORT_SYMBOL(nr_swap_pages);
  66
  67 /*
  68  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
  69  * id is encoded in the upper bits of page->flags
  70  */
  71 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
  72 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
  73
  74 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "Normal", "HighMem" };
  75 int min_free_kbytes = 1024;
  76
  77 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
  78 unsigned long __initdata nr_all_pages;
  79
  80 /*
  81  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
  82  */
  83 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
  84 {
  85         if (page_to_pfn(page) >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
  86                 return 1;
  87         if (page_to_pfn(page) < zone->zone_start_pfn)
  88                 return 1;
  89 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
  90         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
  91                 return 1;
  92 #endif
  93         if (zone != page_zone(page))
  94                 return 1;
  95         return 0;
  96 }
  97
  98 static void bad_page(const char *function, struct page *page)
  99 {
 100         printk(KERN_EMERG "Bad page state at %s (in process '%s', page %p)\n",
 101                 function, current->comm, page);
 102         printk(KERN_EMERG "flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
 103                 (int)(2*sizeof(page_flags_t)), (unsigned long)page->flags,
 104                 page->mapping, page_mapcount(page), page_count(page));
 105         printk(KERN_EMERG "Backtrace:\n");
 106         dump_stack();
 107         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
 108         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
 109                         1 << PG_private |
 110                         1 << PG_locked  |
 111                         1 << PG_active  |
 112                         1 << PG_dirty   |
 113                         1 << PG_reclaim |
 114                         1 << PG_slab    |
 115                         1 << PG_swapcache |
 116                         1 << PG_writeback);
 117         set_page_count(page, 0);
 118         reset_page_mapcount(page);
 119         page->mapping = NULL;
 120         tainted |= TAINT_BAD_PAGE;
 121 }
 122
 123 #ifndef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 124 #define prep_compound_page(page, order) do { } while (0)
 125 #define destroy_compound_page(page, order) do { } while (0)
 126 #else
 127 /*
 128  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
 129  *
 130  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
 131  *
 132  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
 133  *
 134  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
 135  * the head page (even the head page has this).
 136  *
 137  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
 138  * compound page's put_page() function.
 139  *
 140  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
 141  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
 142  * may not be compound.
 143  */
 144 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
 145 {
 146         int i;
 147         int nr_pages = 1 << order;
 148
 149         page[1].mapping = NULL;
 150         page[1].index = order;
 151         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 152                 struct page *p = page + i;
 153
 154                 SetPageCompound(p);
 155                 p->private = (unsigned long)page;
 156         }
 157 }
 158
 159 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
 160 {
 161         int i;
 162         int nr_pages = 1 << order;
 163
 164         if (!PageCompound(page))
 165                 return;
 166
 167         if (page[1].index != order)
 168                 bad_page(__FUNCTION__, page);
 169
 170         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 171                 struct page *p = page + i;
 172
 173                 if (!PageCompound(p))
 174                         bad_page(__FUNCTION__, page);
 175                 if (p->private != (unsigned long)page)
 176                         bad_page(__FUNCTION__, page);
 177                 ClearPageCompound(p);
 178         }
 179 }
 180 #endif          /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 181
 182 /*
 183  * function for dealing with page's order in buddy system.
 184  * zone->lock is already acquired when we use these.
 185  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
 186  */
 187 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
 188         return page->private;
 189 }
 190
 191 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
 192         page->private = order;
 193         __SetPagePrivate(page);
 194 }
 195
 196 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
 197 {
 198         __ClearPagePrivate(page);
 199         page->private = 0;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
 204  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
 205  *
 206  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
 207  * the following equation:
 208  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
 209  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
 210  * 1 buddy is #10:
 211  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
 212  *
 213  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
 214  * satisfies the following equation:
 215  *     P = B & ~(1 << O)
 216  *
 217  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
 218  */
 219 static inline struct page *
 220 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
 221 {
 222         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
 223
 224         return page + (buddy_idx - page_idx);
 225 }
 226
 227 static inline unsigned long
 228 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
 229 {
 230         return (page_idx & ~(1 << order));
 231 }
 232
 233 /*
 234  * This function checks whether a page is free && is the buddy
 235  * we can do coalesce a page and its buddy if
 236  * (a) the buddy is free &&
 237  * (b) the buddy is on the buddy system &&
 238  * (c) a page and its buddy have the same order.
 239  * for recording page's order, we use page->private and PG_private.
 240  *
 241  */
 242 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
 243 {
 244        if (PagePrivate(page)           &&
 245            (page_order(page) == order) &&
 246            !PageReserved(page)         &&
 247             page_count(page) == 0)
 248                return 1;
 249        return 0;
 250 }
 251
 252 /*
 253  * Freeing function for a buddy system allocator.
 254  *
 255  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
 256  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
 257  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
 258  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
 259  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
 260  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
 261  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
 262  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
 263  * parts of the VM system.
 264  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
 265  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
 266  * order is recorded in page->private field.
 267  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
 268  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
 269  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
 270  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
 271  * triggers coalescing into a block of larger size.
 272  *
 273  * -- wli
 274  */
 275
 276 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page,
 277                 struct zone *zone, unsigned int order)
 278 {
 279         unsigned long page_idx;
 280         int order_size = 1 << order;
 281
 282         if (unlikely(order))
 283                 destroy_compound_page(page, order);
 284
 285         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
 286
 287         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
 288         BUG_ON(bad_range(zone, page));
 289
 290         zone->free_pages += order_size;
 291         while (order < MAX_ORDER-1) {
 292                 unsigned long combined_idx;
 293                 struct free_area *area;
 294                 struct page *buddy;
 295
 296                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
 297                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
 298
 299                 if (bad_range(zone, buddy))
 300                         break;
 301                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
 302                         break;          /* Move the buddy up one level. */
 303                 list_del(&buddy->lru);
 304                 area = zone->free_area + order;
 305                 area->nr_free--;
 306                 rmv_page_order(buddy);
 307                 page = page + (combined_idx - page_idx);
 308                 page_idx = combined_idx;
 309                 order++;
 310         }
 311         set_page_order(page, order);
 312         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
 313         zone->free_area[order].nr_free++;
 314 }
 315
 316 static inline void free_pages_check(const char *function, struct page *page)
 317 {
 318         if (    page_mapcount(page) ||
 319                 page->mapping != NULL ||
 320                 page_count(page) != 0 ||
 321                 (page->flags & (
 322                         1 << PG_lru     |
 323                         1 << PG_private |
 324                         1 << PG_locked  |
 325                         1 << PG_active  |
 326                         1 << PG_reclaim |
 327                         1 << PG_slab    |
 328                         1 << PG_swapcache |
 329                         1 << PG_writeback )))
 330                 bad_page(function, page);
 331         if (PageDirty(page))
 332                 __ClearPageDirty(page);
 333 }
 334
 335 /*
 336  * Frees a list of pages.
 337  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
 338  * count is the number of pages to free, or 0 for all on the list.
 339  *
 340  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
 341  * see if this freeing clears that state.
 342  *
 343  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
 344  * pinned" detection logic.
 345  */
 346 static int
 347 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
 348                 struct list_head *list, unsigned int order)
 349 {
 350         unsigned long flags;
 351         struct page *page = NULL;
 352         int ret = 0;
 353
 354         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 355         zone->all_unreclaimable = 0;
 356         zone->pages_scanned = 0;
 357         while (!list_empty(list) && count--) {
 358                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
 359                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
 360                 list_del(&page->lru);
 361                 __free_pages_bulk(page, zone, order);
 362                 ret++;
 363         }
 364         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 365         return ret;
 366 }
 367
 368 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
 369 {
 370         LIST_HEAD(list);
 371         int i;
 372
 373         arch_free_page(page, order);
 374
 375         mod_page_state(pgfree, 1 << order);
 376
 377 #ifndef CONFIG_MMU
 378         if (order > 0)
 379                 for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
 380                         __put_page(page + i);
 381 #endif
 382
 383         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
 384                 free_pages_check(__FUNCTION__, page + i);
 385         list_add(&page->lru, &list);
 386         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
 387         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
 388 }
 389
 390
 391 /*
 392  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
 393  * Please do not alter this order without good reasons and regression
 394  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
 395  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
 396  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
 397  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
 398  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
 399  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
 400  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
 401  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
 402  *
 403  * -- wli
 404  */
 405 static inline struct page *
 406 expand(struct zone *zone, struct page *page,
 407         int low, int high, struct free_area *area)
 408 {
 409         unsigned long size = 1 << high;
 410
 411         while (high > low) {
 412                 area--;
 413                 high--;
 414                 size >>= 1;
 415                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
 416                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
 417                 area->nr_free++;
 418                 set_page_order(&page[size], high);
 419         }
 420         return page;
 421 }
 422
 423 void set_page_refs(struct page *page, int order)
 424 {
 425 #ifdef CONFIG_MMU
 426         set_page_count(page, 1);
 427 #else
 428         int i;
 429
 430         /*
 431          * We need to reference all the pages for this order, otherwise if
 432          * anyone accesses one of the pages with (get/put) it will be freed.
 433          * - eg: access_process_vm()
 434          */
 435         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
 436                 set_page_count(page + i, 1);
 437 #endif /* CONFIG_MMU */
 438 }
 439
 440 /*
 441  * This page is about to be returned from the page allocator
 442  */
 443 static void prep_new_page(struct page *page, int order)
 444 {
 445         if (    page_mapcount(page) ||
 446                 page->mapping != NULL ||
 447                 page_count(page) != 0 ||
 448                 (page->flags & (
 449                         1 << PG_lru     |
 450                         1 << PG_private |
 451                         1 << PG_locked  |
 452                         1 << PG_active  |
 453                         1 << PG_dirty   |
 454                         1 << PG_reclaim |
 455                         1 << PG_slab    |
 456                         1 << PG_swapcache |
 457                         1 << PG_writeback )))
 458                 bad_page(__FUNCTION__, page);
 459
 460         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
 461                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
 462                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
 463         page->private = 0;
 464         set_page_refs(page, order);
 465         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
 466 }
 467
 468 /*
 469  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
 470  * Call me with the zone->lock already held.
 471  */
 472 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
 473 {
 474         struct free_area * area;
 475         unsigned int current_order;
 476         struct page *page;
 477
 478         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
 479                 area = zone->free_area + current_order;
 480                 if (list_empty(&area->free_list))
 481                         continue;
 482
 483                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
 484                 list_del(&page->lru);
 485                 rmv_page_order(page);
 486                 area->nr_free--;
 487                 zone->free_pages -= 1UL << order;
 488                 return expand(zone, page, order, current_order, area);
 489         }
 490
 491         return NULL;
 492 }
 493
 494 /*
 495  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
 496  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
 497  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
 498  */
 499 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
 500                         unsigned long count, struct list_head *list)
 501 {
 502         unsigned long flags;
 503         int i;
 504         int allocated = 0;
 505         struct page *page;
 506
 507         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 508         for (i = 0; i < count; ++i) {
 509                 page = __rmqueue(zone, order);
 510                 if (page == NULL)
 511                         break;
 512                 allocated++;
 513                 list_add_tail(&page->lru, list);
 514         }
 515         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 516         return allocated;
 517 }
 518
 519 #ifdef CONFIG_NUMA
 520 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
 521 void drain_remote_pages(void)
 522 {
 523         struct zone *zone;
 524         int i;
 525         unsigned long flags;
 526
 527         local_irq_save(flags);
 528         for_each_zone(zone) {
 529                 struct per_cpu_pageset *pset;
 530
 531                 /* Do not drain local pagesets */
 532                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
 533                         continue;
 534
 535                 pset = zone->pageset[smp_processor_id()];
 536                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
 537                         struct per_cpu_pages *pcp;
 538
 539                         pcp = &pset->pcp[i];
 540                         if (pcp->count)
 541                                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
 542                                                 &pcp->list, 0);
 543                 }
 544         }
 545         local_irq_restore(flags);
 546 }
 547 #endif
 548
 549 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
 550 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
 551 {
 552         struct zone *zone;
 553         int i;
 554
 555         for_each_zone(zone) {
 556                 struct per_cpu_pageset *pset;
 557
 558                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
 559                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
 560                         struct per_cpu_pages *pcp;
 561
 562                         pcp = &pset->pcp[i];
 563                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
 564                                                 &pcp->list, 0);
 565                 }
 566         }
 567 }
 568 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 569
 570 #ifdef CONFIG_PM
 571
 572 void mark_free_pages(struct zone *zone)
 573 {
 574         unsigned long zone_pfn, flags;
 575         int order;
 576         struct list_head *curr;
 577
 578         if (!zone->spanned_pages)
 579                 return;
 580
 581         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 582         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
 583                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
 584
 585         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
 586                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
 587                         unsigned long start_pfn, i;
 588
 589                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
 590
 591                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
 592                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
 593         }
 594         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 595 }
 596
 597 /*
 598  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
 599  */
 600 void drain_local_pages(void)
 601 {
 602         unsigned long flags;
 603
 604         local_irq_save(flags);
 605         __drain_pages(smp_processor_id());
 606         local_irq_restore(flags);
 607 }
 608 #endif /* CONFIG_PM */
 609
 610 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z)
 611 {
 612 #ifdef CONFIG_NUMA
 613         unsigned long flags;
 614         int cpu;
 615         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
 616         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
 617         struct per_cpu_pageset *p;
 618
 619         local_irq_save(flags);
 620         cpu = smp_processor_id();
 621         p = zone_pcp(z,cpu);
 622         if (pg == orig) {
 623                 p->numa_hit++;
 624         } else {
 625                 p->numa_miss++;
 626                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
 627         }
 628         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
 629                 p->local_node++;
 630         else
 631                 p->other_node++;
 632         local_irq_restore(flags);
 633 #endif
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Free a 0-order page
 638  */
 639 static void FASTCALL(free_hot_cold_page(struct page *page, int cold));
 640 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
 641 {
 642         struct zone *zone = page_zone(page);
 643         struct per_cpu_pages *pcp;
 644         unsigned long flags;
 645
 646         arch_free_page(page, 0);
 647
 648         kernel_map_pages(page, 1, 0);
 649         inc_page_state(pgfree);
 650         if (PageAnon(page))
 651                 page->mapping = NULL;
 652         free_pages_check(__FUNCTION__, page);
 653         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
 654         local_irq_save(flags);
 655         list_add(&page->lru, &pcp->list);
 656         pcp->count++;
 657         if (pcp->count >= pcp->high)
 658                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
 659         local_irq_restore(flags);
 660         put_cpu();
 661 }
 662
 663 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
 664 {
 665         free_hot_cold_page(page, 0);
 666 }
 667
 668 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
 669 {
 670         free_hot_cold_page(page, 1);
 671 }
 672
 673 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, unsigned int __nocast gfp_flags)
 674 {
 675         int i;
 676
 677         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
 678         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
 679                 clear_highpage(page + i);
 680 }
 681
 682 /*
 683  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
 684  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
 685  * or two.
 686  */
 687 static struct page *
 688 buffered_rmqueue(struct zone *zone, int order, unsigned int __nocast gfp_flags)
 689 {
 690         unsigned long flags;
 691         struct page *page = NULL;
 692         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
 693
 694         if (order == 0) {
 695                 struct per_cpu_pages *pcp;
 696
 697                 pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
 698                 local_irq_save(flags);
 699                 if (pcp->count <= pcp->low)
 700                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
 701                                                 pcp->batch, &pcp->list);
 702                 if (pcp->count) {
 703                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
 704                         list_del(&page->lru);
 705                         pcp->count--;
 706                 }
 707                 local_irq_restore(flags);
 708                 put_cpu();
 709         }
 710
 711         if (page == NULL) {
 712                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 713                 page = __rmqueue(zone, order);
 714                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 715         }
 716
 717         if (page != NULL) {
 718                 BUG_ON(bad_range(zone, page));
 719                 mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
 720                 prep_new_page(page, order);
 721
 722                 if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
 723                         prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
 724
 725                 if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
 726                         prep_compound_page(page, order);
 727         }
 728         return page;
 729 }
 730
 731 /*
 732  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
 733  * of the allocation.
 734  */
 735 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
 736                       int classzone_idx, int can_try_harder, int gfp_high)
 737 {
 738         /* free_pages my go negative - that's OK */
 739         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
 740         int o;
 741
 742         if (gfp_high)
 743                 min -= min / 2;
 744         if (can_try_harder)
 745                 min -= min / 4;
 746
 747         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
 748                 return 0;
 749         for (o = 0; o < order; o++) {
 750                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
 751                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
 752
 753                 /* Require fewer higher order pages to be free */
 754                 min >>= 1;
 755
 756                 if (free_pages <= min)
 757                         return 0;
 758         }
 759         return 1;
 760 }
 761
 762 static inline int
 763 should_reclaim_zone(struct zone *z, unsigned int gfp_mask)
 764 {
 765         if (!z->reclaim_pages)
 766                 return 0;
 767         if (gfp_mask & __GFP_NORECLAIM)
 768                 return 0;
 769         return 1;
 770 }
 771
 772 /*
 773  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
 774  */
 775 struct page * fastcall
 776 __alloc_pages(unsigned int __nocast gfp_mask, unsigned int order,
 777                 struct zonelist *zonelist)
 778 {
 779         const int wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
 780         struct zone **zones, *z;
 781         struct page *page;
 782         struct reclaim_state reclaim_state;
 783         struct task_struct *p = current;
 784         int i;
 785         int classzone_idx;
 786         int do_retry;
 787         int can_try_harder;
 788         int did_some_progress;
 789
 790         might_sleep_if(wait);
 791
 792         /*
 793          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
 794          * cannot run direct reclaim, or is the caller has realtime scheduling
 795          * policy
 796          */
 797         can_try_harder = (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait;
 798
 799         zones = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
 800
 801         if (unlikely(zones[0] == NULL)) {
 802                 /* Should this ever happen?? */
 803                 return NULL;
 804         }
 805
 806         classzone_idx = zone_idx(zones[0]);
 807
 808 restart:
 809         /*
 810          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
 811          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
 812          */
 813         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 814                 int do_reclaim = should_reclaim_zone(z, gfp_mask);
 815
 816                 if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
 817                         continue;
 818
 819                 /*
 820                  * If the zone is to attempt early page reclaim then this loop
 821                  * will try to reclaim pages and check the watermark a second
 822                  * time before giving up and falling back to the next zone.
 823                  */
 824 zone_reclaim_retry:
 825                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_low,
 826                                        classzone_idx, 0, 0)) {
 827                         if (!do_reclaim)
 828                                 continue;
 829                         else {
 830                                 zone_reclaim(z, gfp_mask, order);
 831                                 /* Only try reclaim once */
 832                                 do_reclaim = 0;
 833                                 goto zone_reclaim_retry;
 834                         }
 835                 }
 836
 837                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 838                 if (page)
 839                         goto got_pg;
 840         }
 841
 842         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++)
 843                 wakeup_kswapd(z, order);
 844
 845         /*
 846          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
 847          * coming from realtime tasks to go deeper into reserves
 848          *
 849          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
 850          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
 851          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
 852          */
 853         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 854                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
 855                                        classzone_idx, can_try_harder,
 856                                        gfp_mask & __GFP_HIGH))
 857                         continue;
 858
 859                 if (wait && !cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
 860                         continue;
 861
 862                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 863                 if (page)
 864                         goto got_pg;
 865         }
 866
 867         /* This allocation should allow future memory freeing. */
 868
 869         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
 870                         && !in_interrupt()) {
 871                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
 872                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
 873                         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 874                                 if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
 875                                         continue;
 876                                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 877                                 if (page)
 878                                         goto got_pg;
 879                         }
 880                 }
 881                 goto nopage;
 882         }
 883
 884         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
 885         if (!wait)
 886                 goto nopage;
 887
 888 rebalance:
 889         cond_resched();
 890
 891         /* We now go into synchronous reclaim */
 892         p->flags |= PF_MEMALLOC;
 893         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
 894         p->reclaim_state = &reclaim_state;
 895
 896         did_some_progress = try_to_free_pages(zones, gfp_mask);
 897
 898         p->reclaim_state = NULL;
 899         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
 900
 901         cond_resched();
 902
 903         if (likely(did_some_progress)) {
 904                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 905                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
 906                                                classzone_idx, can_try_harder,
 907                                                gfp_mask & __GFP_HIGH))
 908                                 continue;
 909
 910                         if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
 911                                 continue;
 912
 913                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 914                         if (page)
 915                                 goto got_pg;
 916                 }
 917         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
 918                 /*
 919                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
 920                  * very high watermark here, this is only to catch
 921                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
 922                  * under heavy pressure.
 923                  */
 924                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 925                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_high,
 926                                                classzone_idx, 0, 0))
 927                                 continue;
 928
 929                         if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
 930                                 continue;
 931
 932                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 933                         if (page)
 934                                 goto got_pg;
 935                 }
 936
 937                 out_of_memory(gfp_mask, order);
 938                 goto restart;
 939         }
 940
 941         /*
 942          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
 943          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
 944          *
 945          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
 946          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
 947          */
 948         do_retry = 0;
 949         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
 950                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
 951                         do_retry = 1;
 952                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
 953                         do_retry = 1;
 954         }
 955         if (do_retry) {
 956                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
 957                 goto rebalance;
 958         }
 959
 960 nopage:
 961         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
 962                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
 963                         " order:%d, mode:0x%x\n",
 964                         p->comm, order, gfp_mask);
 965                 dump_stack();
 966                 show_mem();
 967         }
 968         return NULL;
 969 got_pg:
 970         zone_statistics(zonelist, z);
 971         return page;
 972 }
 973
 974 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
 975
 976 /*
 977  * Common helper functions.
 978  */
 979 fastcall unsigned long __get_free_pages(unsigned int __nocast gfp_mask, unsigned int order)
 980 {
 981         struct page * page;
 982         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
 983         if (!page)
 984                 return 0;
 985         return (unsigned long) page_address(page);
 986 }
 987
 988 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
 989
 990 fastcall unsigned long get_zeroed_page(unsigned int __nocast gfp_mask)
 991 {
 992         struct page * page;
 993
 994         /*
 995          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
 996          * a highmem page
 997          */
 998         BUG_ON(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM);
 999
1000         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1001         if (page)
1002                 return (unsigned long) page_address(page);
1003         return 0;
1004 }
1005
1006 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1007
1008 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1009 {
1010         int i = pagevec_count(pvec);
1011
1012         while (--i >= 0)
1013                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1014 }
1015
1016 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1017 {
1018         if (!PageReserved(page) && put_page_testzero(page)) {
1019                 if (order == 0)
1020                         free_hot_page(page);
1021                 else
1022                         __free_pages_ok(page, order);
1023         }
1024 }
1025
1026 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1027
1028 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1029 {
1030         if (addr != 0) {
1031                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1032                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1033         }
1034 }
1035
1036 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1037
1038 /*
1039  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1040  */
1041 unsigned int nr_free_pages(void)
1042 {
1043         unsigned int sum = 0;
1044         struct zone *zone;
1045
1046         for_each_zone(zone)
1047                 sum += zone->free_pages;
1048
1049         return sum;
1050 }
1051
1052 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1053
1054 #ifdef CONFIG_NUMA
1055 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1056 {
1057         unsigned int i, sum = 0;
1058
1059         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1060                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1061
1062         return sum;
1063 }
1064 #endif
1065
1066 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1067 {
1068         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1069         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1070         unsigned int sum = 0;
1071
1072         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1073         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1074         struct zone *zone;
1075
1076         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1077                 unsigned long size = zone->present_pages;
1078                 unsigned long high = zone->pages_high;
1079                 if (size > high)
1080                         sum += size - high;
1081         }
1082
1083         return sum;
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1088  */
1089 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1090 {
1091         return nr_free_zone_pages(GFP_USER & GFP_ZONEMASK);
1092 }
1093
1094 /*
1095  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1096  */
1097 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1098 {
1099         return nr_free_zone_pages(GFP_HIGHUSER & GFP_ZONEMASK);
1100 }
1101
1102 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1103 unsigned int nr_free_highpages (void)
1104 {
1105         pg_data_t *pgdat;
1106         unsigned int pages = 0;
1107
1108         for_each_pgdat(pgdat)
1109                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1110
1111         return pages;
1112 }
1113 #endif
1114
1115 #ifdef CONFIG_NUMA
1116 static void show_node(struct zone *zone)
1117 {
1118         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1119 }
1120 #else
1121 #define show_node(zone) do { } while (0)
1122 #endif
1123
1124 /*
1125  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1126  * The result is unavoidably approximate - it can change
1127  * during and after execution of this function.
1128  */
1129 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1130
1131 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1132 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1133 #ifdef CONFIG_SMP
1134 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1135 #endif
1136
1137 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1138 {
1139         int cpu = 0;
1140
1141         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1142         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1143
1144         cpu = first_cpu(*cpumask);
1145         while (cpu < NR_CPUS) {
1146                 unsigned long *in, *out, off;
1147
1148                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1149
1150                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1151
1152                 if (cpu < NR_CPUS)
1153                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1154
1155                 out = (unsigned long *)ret;
1156                 for (off = 0; off < nr; off++)
1157                         *out++ += *in++;
1158         }
1159 }
1160
1161 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1162 {
1163         int nr;
1164         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1165
1166         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1167         nr /= sizeof(unsigned long);
1168
1169         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1170 }
1171
1172 void get_page_state(struct page_state *ret)
1173 {
1174         int nr;
1175         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1176
1177         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1178         nr /= sizeof(unsigned long);
1179
1180         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1181 }
1182
1183 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1184 {
1185         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1186
1187         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1188 }
1189
1190 unsigned long __read_page_state(unsigned long offset)
1191 {
1192         unsigned long ret = 0;
1193         int cpu;
1194
1195         for_each_online_cpu(cpu) {
1196                 unsigned long in;
1197
1198                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1199                 ret += *((unsigned long *)in);
1200         }
1201         return ret;
1202 }
1203
1204 void __mod_page_state(unsigned long offset, unsigned long delta)
1205 {
1206         unsigned long flags;
1207         void* ptr;
1208
1209         local_irq_save(flags);
1210         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1211         *(unsigned long*)(ptr + offset) += delta;
1212         local_irq_restore(flags);
1213 }
1214
1215 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state);
1216
1217 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1218                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1219 {
1220         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1221         int i;
1222
1223         *active = 0;
1224         *inactive = 0;
1225         *free = 0;
1226         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1227                 *active += zones[i].nr_active;
1228                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1229                 *free += zones[i].free_pages;
1230         }
1231 }
1232
1233 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1234                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1235 {
1236         struct pglist_data *pgdat;
1237
1238         *active = 0;
1239         *inactive = 0;
1240         *free = 0;
1241         for_each_pgdat(pgdat) {
1242                 unsigned long l, m, n;
1243                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1244                 *active += l;
1245                 *inactive += m;
1246                 *free += n;
1247         }
1248 }
1249
1250 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1251 {
1252         val->totalram = totalram_pages;
1253         val->sharedram = 0;
1254         val->freeram = nr_free_pages();
1255         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1256 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1257         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1258         val->freehigh = nr_free_highpages();
1259 #else
1260         val->totalhigh = 0;
1261         val->freehigh = 0;
1262 #endif
1263         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1264 }
1265
1266 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1267
1268 #ifdef CONFIG_NUMA
1269 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1270 {
1271         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1272
1273         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1274         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1275         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1276         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1277         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1278 }
1279 #endif
1280
1281 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1282
1283 /*
1284  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1285  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1286  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1287  */
1288 void show_free_areas(void)
1289 {
1290         struct page_state ps;
1291         int cpu, temperature;
1292         unsigned long active;
1293         unsigned long inactive;
1294         unsigned long free;
1295         struct zone *zone;
1296
1297         for_each_zone(zone) {
1298                 show_node(zone);
1299                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1300
1301                 if (!zone->present_pages) {
1302                         printk(" empty\n");
1303                         continue;
1304                 } else
1305                         printk("\n");
1306
1307                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; ++cpu) {
1308                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1309
1310                         if (!cpu_possible(cpu))
1311                                 continue;
1312
1313                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1314
1315                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1316                                 printk("cpu %d %s: low %d, high %d, batch %d used:%d\n",
1317                                         cpu,
1318                                         temperature ? "cold" : "hot",
1319                                         pageset->pcp[temperature].low,
1320                                         pageset->pcp[temperature].high,
1321                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1322                                         pageset->pcp[temperature].count);
1323                 }
1324         }
1325
1326         get_page_state(&ps);
1327         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1328
1329         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1330                 K(nr_free_pages()),
1331                 K(nr_free_highpages()));
1332
1333         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1334                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1335                 active,
1336                 inactive,
1337                 ps.nr_dirty,
1338                 ps.nr_writeback,
1339                 ps.nr_unstable,
1340                 nr_free_pages(),
1341                 ps.nr_slab,
1342                 ps.nr_mapped,
1343                 ps.nr_page_table_pages);
1344
1345         for_each_zone(zone) {
1346                 int i;
1347
1348                 show_node(zone);
1349                 printk("%s"
1350                         " free:%lukB"
1351                         " min:%lukB"
1352                         " low:%lukB"
1353                         " high:%lukB"
1354                         " active:%lukB"
1355                         " inactive:%lukB"
1356                         " present:%lukB"
1357                         " pages_scanned:%lu"
1358                         " all_unreclaimable? %s"
1359                         "\n",
1360                         zone->name,
1361                         K(zone->free_pages),
1362                         K(zone->pages_min),
1363                         K(zone->pages_low),
1364                         K(zone->pages_high),
1365                         K(zone->nr_active),
1366                         K(zone->nr_inactive),
1367                         K(zone->present_pages),
1368                         zone->pages_scanned,
1369                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1370                         );
1371                 printk("lowmem_reserve[]:");
1372                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1373                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1374                 printk("\n");
1375         }
1376
1377         for_each_zone(zone) {
1378                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1379
1380                 show_node(zone);
1381                 printk("%s: ", zone->name);
1382                 if (!zone->present_pages) {
1383                         printk("empty\n");
1384                         continue;
1385                 }
1386
1387                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1388                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1389                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1390                         total += nr << order;
1391                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1392                 }
1393                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1394                 printk("= %lukB\n", K(total));
1395         }
1396
1397         show_swap_cache_info();
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Builds allocation fallback zone lists.
1402  */
1403 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1404 {
1405         switch (k) {
1406                 struct zone *zone;
1407         default:
1408                 BUG();
1409         case ZONE_HIGHMEM:
1410                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1411                 if (zone->present_pages) {
1412 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1413                         BUG();
1414 #endif
1415                         zonelist->zones[j++] = zone;
1416                 }
1417         case ZONE_NORMAL:
1418                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1419                 if (zone->present_pages)
1420                         zonelist->zones[j++] = zone;
1421         case ZONE_DMA:
1422                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1423                 if (zone->present_pages)
1424                         zonelist->zones[j++] = zone;
1425         }
1426
1427         return j;
1428 }
1429
1430 #ifdef CONFIG_NUMA
1431 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1432 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1433 /**
1434  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1435  * @node: node whose fallback list we're appending
1436  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1437  *
1438  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1439  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1440  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1441  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1442  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1443  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1444  * on them otherwise.
1445  * It returns -1 if no node is found.
1446  */
1447 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1448 {
1449         int i, n, val;
1450         int min_val = INT_MAX;
1451         int best_node = -1;
1452
1453         for_each_online_node(i) {
1454                 cpumask_t tmp;
1455
1456                 /* Start from local node */
1457                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1458
1459                 /* Don't want a node to appear more than once */
1460                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1461                         continue;
1462
1463                 /* Use the local node if we haven't already */
1464                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1465                         best_node = node;
1466                         break;
1467                 }
1468
1469                 /* Use the distance array to find the distance */
1470                 val = node_distance(node, n);
1471
1472                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1473                 tmp = node_to_cpumask(n);
1474                 if (!cpus_empty(tmp))
1475                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1476
1477                 /* Slight preference for less loaded node */
1478                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1479                 val += node_load[n];
1480
1481                 if (val < min_val) {
1482                         min_val = val;
1483                         best_node = n;
1484                 }
1485         }
1486
1487         if (best_node >= 0)
1488                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1489
1490         return best_node;
1491 }
1492
1493 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1494 {
1495         int i, j, k, node, local_node;
1496         int prev_node, load;
1497         struct zonelist *zonelist;
1498         nodemask_t used_mask;
1499
1500         /* initialize zonelists */
1501         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1502                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1503                 zonelist->zones[0] = NULL;
1504         }
1505
1506         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1507         local_node = pgdat->node_id;
1508         load = num_online_nodes();
1509         prev_node = local_node;
1510         nodes_clear(used_mask);
1511         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1512                 /*
1513                  * We don't want to pressure a particular node.
1514                  * So adding penalty to the first node in same
1515                  * distance group to make it round-robin.
1516                  */
1517                 if (node_distance(local_node, node) !=
1518                                 node_distance(local_node, prev_node))
1519                         node_load[node] += load;
1520                 prev_node = node;
1521                 load--;
1522                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1523                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1524                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1525
1526                         k = ZONE_NORMAL;
1527                         if (i & __GFP_HIGHMEM)
1528                                 k = ZONE_HIGHMEM;
1529                         if (i & __GFP_DMA)
1530                                 k = ZONE_DMA;
1531
1532                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1533                         zonelist->zones[j] = NULL;
1534                 }
1535         }
1536 }
1537
1538 #else   /* CONFIG_NUMA */
1539
1540 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1541 {
1542         int i, j, k, node, local_node;
1543
1544         local_node = pgdat->node_id;
1545         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1546                 struct zonelist *zonelist;
1547
1548                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1549
1550                 j = 0;
1551                 k = ZONE_NORMAL;
1552                 if (i & __GFP_HIGHMEM)
1553                         k = ZONE_HIGHMEM;
1554                 if (i & __GFP_DMA)
1555                         k = ZONE_DMA;
1556
1557                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1558                 /*
1559                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1560                  * of all the other nodes.
1561                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1562                  * building the zones for node N, we make sure that the
1563                  * zones coming right after the local ones are those from
1564                  * node N+1 (modulo N)
1565                  */
1566                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1567                         if (!node_online(node))
1568                                 continue;
1569                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1570                 }
1571                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1572                         if (!node_online(node))
1573                                 continue;
1574                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1575                 }
1576
1577                 zonelist->zones[j] = NULL;
1578         }
1579 }
1580
1581 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1582
1583 void __init build_all_zonelists(void)
1584 {
1585         int i;
1586
1587         for_each_online_node(i)
1588                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1589         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1590         cpuset_init_current_mems_allowed();
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1595  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1596  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1597  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1598  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1599  * conservative, even though it seems large.
1600  *
1601  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1602  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1603  */
1604 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1605
1606 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1607 {
1608         unsigned long size = 1;
1609
1610         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1611
1612         while (size < pages)
1613                 size <<= 1;
1614
1615         /*
1616          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1617          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1618          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1619          */
1620         size = min(size, 4096UL);
1621
1622         return max(size, 4UL);
1623 }
1624
1625 /*
1626  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1627  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1628  * hash function before the remainder is taken.
1629  */
1630 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1631 {
1632         return ffz(~size);
1633 }
1634
1635 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1636
1637 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1638                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1639 {
1640         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1641         int i;
1642
1643         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1644                 totalpages += zones_size[i];
1645         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1646
1647         realtotalpages = totalpages;
1648         if (zholes_size)
1649                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1650                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1651         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1652         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1653 }
1654
1655
1656 /*
1657  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1658  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1659  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1660  */
1661 void __init memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1662                 unsigned long start_pfn)
1663 {
1664         struct page *page;
1665         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1666         unsigned long pfn;
1667
1668         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1669                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1670                         continue;
1671                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1672                         continue;
1673                 page = pfn_to_page(pfn);
1674                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1675                 set_page_count(page, 0);
1676                 reset_page_mapcount(page);
1677                 SetPageReserved(page);
1678                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1679 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1680                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1681                 if (!is_highmem_idx(zone))
1682                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1683 #endif
1684         }
1685 }
1686
1687 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1688                                 unsigned long size)
1689 {
1690         int order;
1691         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1692                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1693                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1694         }
1695 }
1696
1697 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1698 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1699                 unsigned long size)
1700 {
1701         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1702         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1703
1704         if (FLAGS_HAS_NODE)
1705                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1706         else
1707                 for (; snum <= end; snum++)
1708                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1709 }
1710
1711 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1712 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1713         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1714 #endif
1715
1716 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1717 {
1718         int batch;
1719
1720         /*
1721          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1722          * size of the zone.  But no more than 1/4 of a meg - there's
1723          * no point in going beyond the size of L2 cache.
1724          *
1725          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1726          */
1727         batch = zone->present_pages / 1024;
1728         if (batch * PAGE_SIZE > 256 * 1024)
1729                 batch = (256 * 1024) / PAGE_SIZE;
1730         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1731         if (batch < 1)
1732                 batch = 1;
1733
1734         /*
1735          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1736          * of 2 value was found to be more likely to have
1737          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1738          *
1739          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1740          * batches of pages, one task can end up with a lot
1741          * of pages of one half of the possible page colors
1742          * and the other with pages of the other colors.
1743          */
1744         batch = (1 << fls(batch + batch/2)) - 1;
1745         return batch;
1746 }
1747
1748 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1749 {
1750         struct per_cpu_pages *pcp;
1751
1752         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1753         pcp->count = 0;
1754         pcp->low = 2 * batch;
1755         pcp->high = 6 * batch;
1756         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1757         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1758
1759         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1760         pcp->count = 0;
1761         pcp->low = 0;
1762         pcp->high = 2 * batch;
1763         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1764         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1765 }
1766
1767 #ifdef CONFIG_NUMA
1768 /*
1769  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1770  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1771  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1772  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1773  * with interrupts disabled.
1774  *
1775  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1776  *
1777  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1778  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1779  * hotplugged processors.
1780  *
1781  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1782  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1783  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1784  */
1785 static struct per_cpu_pageset
1786         boot_pageset[NR_CPUS];
1787
1788 /*
1789  * Dynamically allocate memory for the
1790  * per cpu pageset array in struct zone.
1791  */
1792 static int __devinit process_zones(int cpu)
1793 {
1794         struct zone *zone, *dzone;
1795
1796         for_each_zone(zone) {
1797
1798                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1799                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1800                 if (!zone->pageset[cpu])
1801                         goto bad;
1802
1803                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1804         }
1805
1806         return 0;
1807 bad:
1808         for_each_zone(dzone) {
1809                 if (dzone == zone)
1810                         break;
1811                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1812                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1813         }
1814         return -ENOMEM;
1815 }
1816
1817 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1818 {
1819 #ifdef CONFIG_NUMA
1820         struct zone *zone;
1821
1822         for_each_zone(zone) {
1823                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1824
1825                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1826                 kfree(pset);
1827         }
1828 #endif
1829 }
1830
1831 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1832                 unsigned long action,
1833                 void *hcpu)
1834 {
1835         int cpu = (long)hcpu;
1836         int ret = NOTIFY_OK;
1837
1838         switch (action) {
1839                 case CPU_UP_PREPARE:
1840                         if (process_zones(cpu))
1841                                 ret = NOTIFY_BAD;
1842                         break;
1843 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1844                 case CPU_DEAD:
1845                         free_zone_pagesets(cpu);
1846                         break;
1847 #endif
1848                 default:
1849                         break;
1850         }
1851         return ret;
1852 }
1853
1854 static struct notifier_block pageset_notifier =
1855         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1856
1857 void __init setup_per_cpu_pageset()
1858 {
1859         int err;
1860
1861         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1862          * A cpuup callback will do this for every cpu
1863          * as it comes online
1864          */
1865         err = process_zones(smp_processor_id());
1866         BUG_ON(err);
1867         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1868 }
1869
1870 #endif
1871
1872 /*
1873  * Set up the zone data structures:
1874  *   - mark all pages reserved
1875  *   - mark all memory queues empty
1876  *   - clear the memory bitmaps
1877  */
1878 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1879                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1880 {
1881         unsigned long i, j;
1882         int cpu, nid = pgdat->node_id;
1883         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1884
1885         pgdat->nr_zones = 0;
1886         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1887         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1888
1889         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1890                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1891                 unsigned long size, realsize;
1892                 unsigned long batch;
1893
1894                 realsize = size = zones_size[j];
1895                 if (zholes_size)
1896                         realsize -= zholes_size[j];
1897
1898                 if (j == ZONE_DMA || j == ZONE_NORMAL)
1899                         nr_kernel_pages += realsize;
1900                 nr_all_pages += realsize;
1901
1902                 zone->spanned_pages = size;
1903                 zone->present_pages = realsize;
1904                 zone->name = zone_names[j];
1905                 spin_lock_init(&zone->lock);
1906                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1907                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1908                 zone->free_pages = 0;
1909
1910                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1911
1912                 batch = zone_batchsize(zone);
1913
1914                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1915 #ifdef CONFIG_NUMA
1916                         /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1917                         zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1918                         setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1919 #else
1920                         setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1921 #endif
1922                 }
1923                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1924                                 zone_names[j], realsize, batch);
1925                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
1926                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
1927                 zone->nr_scan_active = 0;
1928                 zone->nr_scan_inactive = 0;
1929                 zone->nr_active = 0;
1930                 zone->nr_inactive = 0;
1931                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
1932                 if (!size)
1933                         continue;
1934
1935                 /*
1936                  * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1937                  * per zone.
1938                  */
1939                 zone->wait_table_size = wait_table_size(size);
1940                 zone->wait_table_bits =
1941                         wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1942                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1943                         alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1944                                                 * sizeof(wait_queue_head_t));
1945
1946                 for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1947                         init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1948
1949                 pgdat->nr_zones = j+1;
1950
1951                 zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
1952                 zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1953
1954                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
1955
1956                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
1957
1958                 zone_start_pfn += size;
1959
1960                 zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1961         }
1962 }
1963
1964 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
1965 {
1966         /* Skip empty nodes */
1967         if (!pgdat->node_spanned_pages)
1968                 return;
1969
1970 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
1971         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
1972         if (!pgdat->node_mem_map) {
1973                 unsigned long size;
1974                 struct page *map;
1975
1976                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
1977                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
1978                 if (!map)
1979                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
1980                 pgdat->node_mem_map = map;
1981         }
1982 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1983         /*
1984          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
1985          */
1986         if (pgdat == NODE_DATA(0))
1987                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
1988 #endif
1989 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
1990 }
1991
1992 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
1993                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
1994                 unsigned long *zholes_size)
1995 {
1996         pgdat->node_id = nid;
1997         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
1998         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
1999
2000         alloc_node_mem_map(pgdat);
2001
2002         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2003 }
2004
2005 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2006 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2007 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2008
2009 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2010 #endif
2011
2012 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2013 {
2014         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2015                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2016 }
2017
2018 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2019
2020 #include <linux/seq_file.h>
2021
2022 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2023 {
2024         pg_data_t *pgdat;
2025         loff_t node = *pos;
2026
2027         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2028                 --node;
2029
2030         return pgdat;
2031 }
2032
2033 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2034 {
2035         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2036
2037         (*pos)++;
2038         return pgdat->pgdat_next;
2039 }
2040
2041 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2042 {
2043 }
2044
2045 /*
2046  * This walks the free areas for each zone.
2047  */
2048 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2049 {
2050         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2051         struct zone *zone;
2052         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2053         unsigned long flags;
2054         int order;
2055
2056         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2057                 if (!zone->present_pages)
2058                         continue;
2059
2060                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2061                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2062                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2063                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2064                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2065                 seq_putc(m, '\n');
2066         }
2067         return 0;
2068 }
2069
2070 struct seq_operations fragmentation_op = {
2071         .start  = frag_start,
2072         .next   = frag_next,
2073         .stop   = frag_stop,
2074         .show   = frag_show,
2075 };
2076
2077 /*
2078  * Output information about zones in @pgdat.
2079  */
2080 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2081 {
2082         pg_data_t *pgdat = arg;
2083         struct zone *zone;
2084         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2085         unsigned long flags;
2086
2087         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2088                 int i;
2089
2090                 if (!zone->present_pages)
2091                         continue;
2092
2093                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2094                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2095                 seq_printf(m,
2096                            "\n  pages free     %lu"
2097                            "\n        min      %lu"
2098                            "\n        low      %lu"
2099                            "\n        high     %lu"
2100                            "\n        active   %lu"
2101                            "\n        inactive %lu"
2102                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2103                            "\n        spanned  %lu"
2104                            "\n        present  %lu",
2105                            zone->free_pages,
2106                            zone->pages_min,
2107                            zone->pages_low,
2108                            zone->pages_high,
2109                            zone->nr_active,
2110                            zone->nr_inactive,
2111                            zone->pages_scanned,
2112                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2113                            zone->spanned_pages,
2114                            zone->present_pages);
2115                 seq_printf(m,
2116                            "\n        protection: (%lu",
2117                            zone->lowmem_reserve[0]);
2118                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2119                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2120                 seq_printf(m,
2121                            ")"
2122                            "\n  pagesets");
2123                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2124                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2125                         int j;
2126
2127                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2128                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2129                                 if (pageset->pcp[j].count)
2130                                         break;
2131                         }
2132                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2133                                 continue;
2134                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2135                                 seq_printf(m,
2136                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2137                                            "\n              count: %i"
2138                                            "\n              low:   %i"
2139                                            "\n              high:  %i"
2140                                            "\n              batch: %i",
2141                                            i, j,
2142                                            pageset->pcp[j].count,
2143                                            pageset->pcp[j].low,
2144                                            pageset->pcp[j].high,
2145                                            pageset->pcp[j].batch);
2146                         }
2147 #ifdef CONFIG_NUMA
2148                         seq_printf(m,
2149                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2150                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2151                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2152                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2153                                    "\n            local_node:     %lu"
2154                                    "\n            other_node:     %lu",
2155                                    pageset->numa_hit,
2156                                    pageset->numa_miss,
2157                                    pageset->numa_foreign,
2158                                    pageset->interleave_hit,
2159                                    pageset->local_node,
2160                                    pageset->other_node);
2161 #endif
2162                 }
2163                 seq_printf(m,
2164                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2165                            "\n  prev_priority:     %i"
2166                            "\n  temp_priority:     %i"
2167                            "\n  start_pfn:         %lu",
2168                            zone->all_unreclaimable,
2169                            zone->prev_priority,
2170                            zone->temp_priority,
2171                            zone->zone_start_pfn);
2172                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2173                 seq_putc(m, '\n');
2174         }
2175         return 0;
2176 }
2177
2178 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2179         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2180                                * fragmentation. */
2181         .next   = frag_next,
2182         .stop   = frag_stop,
2183         .show   = zoneinfo_show,
2184 };
2185
2186 static char *vmstat_text[] = {
2187         "nr_dirty",
2188         "nr_writeback",
2189         "nr_unstable",
2190         "nr_page_table_pages",
2191         "nr_mapped",
2192         "nr_slab",
2193
2194         "pgpgin",
2195         "pgpgout",
2196         "pswpin",
2197         "pswpout",
2198         "pgalloc_high",
2199
2200         "pgalloc_normal",
2201         "pgalloc_dma",
2202         "pgfree",
2203         "pgactivate",
2204         "pgdeactivate",
2205
2206         "pgfault",
2207         "pgmajfault",
2208         "pgrefill_high",
2209         "pgrefill_normal",
2210         "pgrefill_dma",
2211
2212         "pgsteal_high",
2213         "pgsteal_normal",
2214         "pgsteal_dma",
2215         "pgscan_kswapd_high",
2216         "pgscan_kswapd_normal",
2217
2218         "pgscan_kswapd_dma",
2219         "pgscan_direct_high",
2220         "pgscan_direct_normal",
2221         "pgscan_direct_dma",
2222         "pginodesteal",
2223
2224         "slabs_scanned",
2225         "kswapd_steal",
2226         "kswapd_inodesteal",
2227         "pageoutrun",
2228         "allocstall",
2229
2230         "pgrotated",
2231         "nr_bounce",
2232 };
2233
2234 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2235 {
2236         struct page_state *ps;
2237
2238         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2239                 return NULL;
2240
2241         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2242         m->private = ps;
2243         if (!ps)
2244                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2245         get_full_page_state(ps);
2246         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2247         ps->pgpgout /= 2;
2248         return (unsigned long *)ps + *pos;
2249 }
2250
2251 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2252 {
2253         (*pos)++;
2254         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2255                 return NULL;
2256         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2257 }
2258
2259 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2260 {
2261         unsigned long *l = arg;
2262         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2263
2264         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2265         return 0;
2266 }
2267
2268 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2269 {
2270         kfree(m->private);
2271         m->private = NULL;
2272 }
2273
2274 struct seq_operations vmstat_op = {
2275         .start  = vmstat_start,
2276         .next   = vmstat_next,
2277         .stop   = vmstat_stop,
2278         .show   = vmstat_show,
2279 };
2280
2281 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2282
2283 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2284 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2285                                  unsigned long action, void *hcpu)
2286 {
2287         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2288         long *count;
2289         unsigned long *src, *dest;
2290
2291         if (action == CPU_DEAD) {
2292                 int i;
2293
2294                 /* Drain local pagecache count. */
2295                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2296                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2297                 *count = 0;
2298                 local_irq_disable();
2299                 __drain_pages(cpu);
2300
2301                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2302                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2303                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2304
2305                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2306                                 i++) {
2307                         dest[i] += src[i];
2308                         src[i] = 0;
2309                 }
2310
2311                 local_irq_enable();
2312         }
2313         return NOTIFY_OK;
2314 }
2315 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2316
2317 void __init page_alloc_init(void)
2318 {
2319         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2320 }
2321
2322 /*
2323  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2324  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2325  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2326  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2327  */
2328 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2329 {
2330         struct pglist_data *pgdat;
2331         int j, idx;
2332
2333         for_each_pgdat(pgdat) {
2334                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2335                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2336                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2337
2338                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2339
2340                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2341                                 struct zone *lower_zone;
2342
2343                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2344                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2345
2346                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2347                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2348                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2349                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2350                         }
2351                 }
2352         }
2353 }
2354
2355 /*
2356  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures
2357  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
2358  *      with respect to min_free_kbytes.
2359  */
2360 static void setup_per_zone_pages_min(void)
2361 {
2362         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2363         unsigned long lowmem_pages = 0;
2364         struct zone *zone;
2365         unsigned long flags;
2366
2367         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2368         for_each_zone(zone) {
2369                 if (!is_highmem(zone))
2370                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2371         }
2372
2373         for_each_zone(zone) {
2374                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2375                 if (is_highmem(zone)) {
2376                         /*
2377                          * Often, highmem doesn't need to reserve any pages.
2378                          * But the pages_min/low/high values are also used for
2379                          * batching up page reclaim activity so we need a
2380                          * decent value here.
2381                          */
2382                         int min_pages;
2383
2384                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2385                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2386                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2387                         if (min_pages > 128)
2388                                 min_pages = 128;
2389                         zone->pages_min = min_pages;
2390                 } else {
2391                         /* if it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2392                          * proportionate to the zone's size.
2393                          */
2394                         zone->pages_min = (pages_min * zone->present_pages) /
2395                                            lowmem_pages;
2396                 }
2397
2398                 /*
2399                  * When interpreting these watermarks, just keep in mind that:
2400                  * zone->pages_min == (zone->pages_min * 4) / 4;
2401                  */
2402                 zone->pages_low   = (zone->pages_min * 5) / 4;
2403                 zone->pages_high  = (zone->pages_min * 6) / 4;
2404                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2405         }
2406 }
2407
2408 /*
2409  * Initialise min_free_kbytes.
2410  *
2411  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2412  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2413  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2414  *
2415  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2416  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2417  *
2418  * which yields
2419  *
2420  * 16MB:        512k
2421  * 32MB:        724k
2422  * 64MB:        1024k
2423  * 128MB:       1448k
2424  * 256MB:       2048k
2425  * 512MB:       2896k
2426  * 1024MB:      4096k
2427  * 2048MB:      5792k
2428  * 4096MB:      8192k
2429  * 8192MB:      11584k
2430  * 16384MB:     16384k
2431  */
2432 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2433 {
2434         unsigned long lowmem_kbytes;
2435
2436         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2437
2438         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2439         if (min_free_kbytes < 128)
2440                 min_free_kbytes = 128;
2441         if (min_free_kbytes > 65536)
2442                 min_free_kbytes = 65536;
2443         setup_per_zone_pages_min();
2444         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2445         return 0;
2446 }
2447 module_init(init_per_zone_pages_min)
2448
2449 /*
2450  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
2451  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2452  *      changes.
2453  */
2454 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2455         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2456 {
2457         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2458         setup_per_zone_pages_min();
2459         return 0;
2460 }
2461
2462 /*
2463  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2464  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2465  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2466  *
2467  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2468  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2469  * if in function of the boot time zone sizes.
2470  */
2471 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2472         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2473 {
2474         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2475         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2476         return 0;
2477 }
2478
2479 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2480
2481 #ifdef CONFIG_NUMA
2482 static int __init set_hashdist(char *str)
2483 {
2484         if (!str)
2485                 return 0;
2486         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2487         return 1;
2488 }
2489 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2490 #endif
2491
2492 /*
2493  * allocate a large system hash table from bootmem
2494  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2495  *   quantity of entries
2496  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2497  */
2498 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2499                                      unsigned long bucketsize,
2500                                      unsigned long numentries,
2501                                      int scale,
2502                                      int flags,
2503                                      unsigned int *_hash_shift,
2504                                      unsigned int *_hash_mask,
2505                                      unsigned long limit)
2506 {
2507         unsigned long long max = limit;
2508         unsigned long log2qty, size;
2509         void *table = NULL;
2510
2511         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2512         if (!numentries) {
2513                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2514                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2515                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2516                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2517                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2518
2519                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2520                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2521                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2522                 else
2523                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2524         }
2525         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2526         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2527
2528         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2529         if (max == 0) {
2530                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2531                 do_div(max, bucketsize);
2532         }
2533
2534         if (numentries > max)
2535                 numentries = max;
2536
2537         log2qty = long_log2(numentries);
2538
2539         do {
2540                 size = bucketsize << log2qty;
2541                 if (flags & HASH_EARLY)
2542                         table = alloc_bootmem(size);
2543                 else if (hashdist)
2544                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2545                 else {
2546                         unsigned long order;
2547                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2548                                 ;
2549                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2550                 }
2551         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2552
2553         if (!table)
2554                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2555
2556         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2557                tablename,
2558                (1U << log2qty),
2559                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2560                size);
2561
2562         if (_hash_shift)
2563                 *_hash_shift = log2qty;
2564         if (_hash_mask)
2565                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2566
2567         return table;
2568 }