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 = { { [0] = 1UL } };
  46 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
  47 nodemask_t node_possible_map = NODE_MASK_ALL;
  48 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
  49 struct pglist_data *pgdat_list;
  50 unsigned long totalram_pages;
  51 unsigned long totalhigh_pages;
  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];
  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         /* Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free */
 810         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 811                 int do_reclaim = should_reclaim_zone(z, gfp_mask);
 812
 813                 if (!cpuset_zone_allowed(z))
 814                         continue;
 815
 816                 /*
 817                  * If the zone is to attempt early page reclaim then this loop
 818                  * will try to reclaim pages and check the watermark a second
 819                  * time before giving up and falling back to the next zone.
 820                  */
 821 zone_reclaim_retry:
 822                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_low,
 823                                        classzone_idx, 0, 0)) {
 824                         if (!do_reclaim)
 825                                 continue;
 826                         else {
 827                                 zone_reclaim(z, gfp_mask, order);
 828                                 /* Only try reclaim once */
 829                                 do_reclaim = 0;
 830                                 goto zone_reclaim_retry;
 831                         }
 832                 }
 833
 834                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 835                 if (page)
 836                         goto got_pg;
 837         }
 838
 839         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++)
 840                 wakeup_kswapd(z, order);
 841
 842         /*
 843          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
 844          * coming from realtime tasks to go deeper into reserves
 845          *
 846          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
 847          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
 848          */
 849         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 850                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
 851                                        classzone_idx, can_try_harder,
 852                                        gfp_mask & __GFP_HIGH))
 853                         continue;
 854
 855                 if (wait && !cpuset_zone_allowed(z))
 856                         continue;
 857
 858                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 859                 if (page)
 860                         goto got_pg;
 861         }
 862
 863         /* This allocation should allow future memory freeing. */
 864
 865         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
 866                         && !in_interrupt()) {
 867                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
 868                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
 869                         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 870                                 if (!cpuset_zone_allowed(z))
 871                                         continue;
 872                                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 873                                 if (page)
 874                                         goto got_pg;
 875                         }
 876                 }
 877                 goto nopage;
 878         }
 879
 880         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
 881         if (!wait)
 882                 goto nopage;
 883
 884 rebalance:
 885         cond_resched();
 886
 887         /* We now go into synchronous reclaim */
 888         p->flags |= PF_MEMALLOC;
 889         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
 890         p->reclaim_state = &reclaim_state;
 891
 892         did_some_progress = try_to_free_pages(zones, gfp_mask);
 893
 894         p->reclaim_state = NULL;
 895         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
 896
 897         cond_resched();
 898
 899         if (likely(did_some_progress)) {
 900                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 901                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
 902                                                classzone_idx, can_try_harder,
 903                                                gfp_mask & __GFP_HIGH))
 904                                 continue;
 905
 906                         if (!cpuset_zone_allowed(z))
 907                                 continue;
 908
 909                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 910                         if (page)
 911                                 goto got_pg;
 912                 }
 913         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
 914                 /*
 915                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
 916                  * very high watermark here, this is only to catch
 917                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
 918                  * under heavy pressure.
 919                  */
 920                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
 921                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_high,
 922                                                classzone_idx, 0, 0))
 923                                 continue;
 924
 925                         if (!cpuset_zone_allowed(z))
 926                                 continue;
 927
 928                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
 929                         if (page)
 930                                 goto got_pg;
 931                 }
 932
 933                 out_of_memory(gfp_mask, order);
 934                 goto restart;
 935         }
 936
 937         /*
 938          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
 939          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
 940          *
 941          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
 942          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
 943          */
 944         do_retry = 0;
 945         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
 946                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
 947                         do_retry = 1;
 948                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
 949                         do_retry = 1;
 950         }
 951         if (do_retry) {
 952                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
 953                 goto rebalance;
 954         }
 955
 956 nopage:
 957         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
 958                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
 959                         " order:%d, mode:0x%x\n",
 960                         p->comm, order, gfp_mask);
 961                 dump_stack();
 962                 show_mem();
 963         }
 964         return NULL;
 965 got_pg:
 966         zone_statistics(zonelist, z);
 967         return page;
 968 }
 969
 970 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
 971
 972 /*
 973  * Common helper functions.
 974  */
 975 fastcall unsigned long __get_free_pages(unsigned int __nocast gfp_mask, unsigned int order)
 976 {
 977         struct page * page;
 978         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
 979         if (!page)
 980                 return 0;
 981         return (unsigned long) page_address(page);
 982 }
 983
 984 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
 985
 986 fastcall unsigned long get_zeroed_page(unsigned int __nocast gfp_mask)
 987 {
 988         struct page * page;
 989
 990         /*
 991          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
 992          * a highmem page
 993          */
 994         BUG_ON(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM);
 995
 996         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
 997         if (page)
 998                 return (unsigned long) page_address(page);
 999         return 0;
1000 }
1001
1002 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1003
1004 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1005 {
1006         int i = pagevec_count(pvec);
1007
1008         while (--i >= 0)
1009                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1010 }
1011
1012 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1013 {
1014         if (!PageReserved(page) && put_page_testzero(page)) {
1015                 if (order == 0)
1016                         free_hot_page(page);
1017                 else
1018                         __free_pages_ok(page, order);
1019         }
1020 }
1021
1022 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1023
1024 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1025 {
1026         if (addr != 0) {
1027                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1028                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1029         }
1030 }
1031
1032 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1033
1034 /*
1035  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1036  */
1037 unsigned int nr_free_pages(void)
1038 {
1039         unsigned int sum = 0;
1040         struct zone *zone;
1041
1042         for_each_zone(zone)
1043                 sum += zone->free_pages;
1044
1045         return sum;
1046 }
1047
1048 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1049
1050 #ifdef CONFIG_NUMA
1051 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1052 {
1053         unsigned int i, sum = 0;
1054
1055         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1056                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1057
1058         return sum;
1059 }
1060 #endif
1061
1062 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1063 {
1064         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1065         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1066         unsigned int sum = 0;
1067
1068         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1069         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1070         struct zone *zone;
1071
1072         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1073                 unsigned long size = zone->present_pages;
1074                 unsigned long high = zone->pages_high;
1075                 if (size > high)
1076                         sum += size - high;
1077         }
1078
1079         return sum;
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1084  */
1085 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1086 {
1087         return nr_free_zone_pages(GFP_USER & GFP_ZONEMASK);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1092  */
1093 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1094 {
1095         return nr_free_zone_pages(GFP_HIGHUSER & GFP_ZONEMASK);
1096 }
1097
1098 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1099 unsigned int nr_free_highpages (void)
1100 {
1101         pg_data_t *pgdat;
1102         unsigned int pages = 0;
1103
1104         for_each_pgdat(pgdat)
1105                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1106
1107         return pages;
1108 }
1109 #endif
1110
1111 #ifdef CONFIG_NUMA
1112 static void show_node(struct zone *zone)
1113 {
1114         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1115 }
1116 #else
1117 #define show_node(zone) do { } while (0)
1118 #endif
1119
1120 /*
1121  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1122  * The result is unavoidably approximate - it can change
1123  * during and after execution of this function.
1124  */
1125 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1126
1127 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1128 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1129 #ifdef CONFIG_SMP
1130 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1131 #endif
1132
1133 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr)
1134 {
1135         int cpu = 0;
1136
1137         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1138
1139         cpu = first_cpu(cpu_online_map);
1140         while (cpu < NR_CPUS) {
1141                 unsigned long *in, *out, off;
1142
1143                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1144
1145                 cpu = next_cpu(cpu, cpu_online_map);
1146
1147                 if (cpu < NR_CPUS)
1148                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1149
1150                 out = (unsigned long *)ret;
1151                 for (off = 0; off < nr; off++)
1152                         *out++ += *in++;
1153         }
1154 }
1155
1156 void get_page_state(struct page_state *ret)
1157 {
1158         int nr;
1159
1160         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1161         nr /= sizeof(unsigned long);
1162
1163         __get_page_state(ret, nr + 1);
1164 }
1165
1166 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1167 {
1168         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long));
1169 }
1170
1171 unsigned long __read_page_state(unsigned long offset)
1172 {
1173         unsigned long ret = 0;
1174         int cpu;
1175
1176         for_each_online_cpu(cpu) {
1177                 unsigned long in;
1178
1179                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1180                 ret += *((unsigned long *)in);
1181         }
1182         return ret;
1183 }
1184
1185 void __mod_page_state(unsigned long offset, unsigned long delta)
1186 {
1187         unsigned long flags;
1188         void* ptr;
1189
1190         local_irq_save(flags);
1191         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1192         *(unsigned long*)(ptr + offset) += delta;
1193         local_irq_restore(flags);
1194 }
1195
1196 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state);
1197
1198 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1199                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1200 {
1201         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1202         int i;
1203
1204         *active = 0;
1205         *inactive = 0;
1206         *free = 0;
1207         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1208                 *active += zones[i].nr_active;
1209                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1210                 *free += zones[i].free_pages;
1211         }
1212 }
1213
1214 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1215                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1216 {
1217         struct pglist_data *pgdat;
1218
1219         *active = 0;
1220         *inactive = 0;
1221         *free = 0;
1222         for_each_pgdat(pgdat) {
1223                 unsigned long l, m, n;
1224                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1225                 *active += l;
1226                 *inactive += m;
1227                 *free += n;
1228         }
1229 }
1230
1231 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1232 {
1233         val->totalram = totalram_pages;
1234         val->sharedram = 0;
1235         val->freeram = nr_free_pages();
1236         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1237 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1238         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1239         val->freehigh = nr_free_highpages();
1240 #else
1241         val->totalhigh = 0;
1242         val->freehigh = 0;
1243 #endif
1244         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1245 }
1246
1247 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1248
1249 #ifdef CONFIG_NUMA
1250 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1251 {
1252         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1253
1254         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1255         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1256         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1257         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1258         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1259 }
1260 #endif
1261
1262 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1263
1264 /*
1265  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1266  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1267  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1268  */
1269 void show_free_areas(void)
1270 {
1271         struct page_state ps;
1272         int cpu, temperature;
1273         unsigned long active;
1274         unsigned long inactive;
1275         unsigned long free;
1276         struct zone *zone;
1277
1278         for_each_zone(zone) {
1279                 show_node(zone);
1280                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1281
1282                 if (!zone->present_pages) {
1283                         printk(" empty\n");
1284                         continue;
1285                 } else
1286                         printk("\n");
1287
1288                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; ++cpu) {
1289                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1290
1291                         if (!cpu_possible(cpu))
1292                                 continue;
1293
1294                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1295
1296                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1297                                 printk("cpu %d %s: low %d, high %d, batch %d used:%d\n",
1298                                         cpu,
1299                                         temperature ? "cold" : "hot",
1300                                         pageset->pcp[temperature].low,
1301                                         pageset->pcp[temperature].high,
1302                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1303                                         pageset->pcp[temperature].count);
1304                 }
1305         }
1306
1307         get_page_state(&ps);
1308         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1309
1310         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1311                 K(nr_free_pages()),
1312                 K(nr_free_highpages()));
1313
1314         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1315                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1316                 active,
1317                 inactive,
1318                 ps.nr_dirty,
1319                 ps.nr_writeback,
1320                 ps.nr_unstable,
1321                 nr_free_pages(),
1322                 ps.nr_slab,
1323                 ps.nr_mapped,
1324                 ps.nr_page_table_pages);
1325
1326         for_each_zone(zone) {
1327                 int i;
1328
1329                 show_node(zone);
1330                 printk("%s"
1331                         " free:%lukB"
1332                         " min:%lukB"
1333                         " low:%lukB"
1334                         " high:%lukB"
1335                         " active:%lukB"
1336                         " inactive:%lukB"
1337                         " present:%lukB"
1338                         " pages_scanned:%lu"
1339                         " all_unreclaimable? %s"
1340                         "\n",
1341                         zone->name,
1342                         K(zone->free_pages),
1343                         K(zone->pages_min),
1344                         K(zone->pages_low),
1345                         K(zone->pages_high),
1346                         K(zone->nr_active),
1347                         K(zone->nr_inactive),
1348                         K(zone->present_pages),
1349                         zone->pages_scanned,
1350                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1351                         );
1352                 printk("lowmem_reserve[]:");
1353                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1354                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1355                 printk("\n");
1356         }
1357
1358         for_each_zone(zone) {
1359                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1360
1361                 show_node(zone);
1362                 printk("%s: ", zone->name);
1363                 if (!zone->present_pages) {
1364                         printk("empty\n");
1365                         continue;
1366                 }
1367
1368                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1369                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1370                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1371                         total += nr << order;
1372                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1373                 }
1374                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1375                 printk("= %lukB\n", K(total));
1376         }
1377
1378         show_swap_cache_info();
1379 }
1380
1381 /*
1382  * Builds allocation fallback zone lists.
1383  */
1384 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1385 {
1386         switch (k) {
1387                 struct zone *zone;
1388         default:
1389                 BUG();
1390         case ZONE_HIGHMEM:
1391                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1392                 if (zone->present_pages) {
1393 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1394                         BUG();
1395 #endif
1396                         zonelist->zones[j++] = zone;
1397                 }
1398         case ZONE_NORMAL:
1399                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1400                 if (zone->present_pages)
1401                         zonelist->zones[j++] = zone;
1402         case ZONE_DMA:
1403                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1404                 if (zone->present_pages)
1405                         zonelist->zones[j++] = zone;
1406         }
1407
1408         return j;
1409 }
1410
1411 #ifdef CONFIG_NUMA
1412 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1413 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1414 /**
1415  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1416  * @node: node whose fallback list we're appending
1417  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1418  *
1419  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1420  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1421  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1422  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1423  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1424  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1425  * on them otherwise.
1426  * It returns -1 if no node is found.
1427  */
1428 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1429 {
1430         int i, n, val;
1431         int min_val = INT_MAX;
1432         int best_node = -1;
1433
1434         for_each_online_node(i) {
1435                 cpumask_t tmp;
1436
1437                 /* Start from local node */
1438                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1439
1440                 /* Don't want a node to appear more than once */
1441                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1442                         continue;
1443
1444                 /* Use the local node if we haven't already */
1445                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1446                         best_node = node;
1447                         break;
1448                 }
1449
1450                 /* Use the distance array to find the distance */
1451                 val = node_distance(node, n);
1452
1453                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1454                 tmp = node_to_cpumask(n);
1455                 if (!cpus_empty(tmp))
1456                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1457
1458                 /* Slight preference for less loaded node */
1459                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1460                 val += node_load[n];
1461
1462                 if (val < min_val) {
1463                         min_val = val;
1464                         best_node = n;
1465                 }
1466         }
1467
1468         if (best_node >= 0)
1469                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1470
1471         return best_node;
1472 }
1473
1474 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1475 {
1476         int i, j, k, node, local_node;
1477         int prev_node, load;
1478         struct zonelist *zonelist;
1479         nodemask_t used_mask;
1480
1481         /* initialize zonelists */
1482         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1483                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1484                 zonelist->zones[0] = NULL;
1485         }
1486
1487         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1488         local_node = pgdat->node_id;
1489         load = num_online_nodes();
1490         prev_node = local_node;
1491         nodes_clear(used_mask);
1492         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1493                 /*
1494                  * We don't want to pressure a particular node.
1495                  * So adding penalty to the first node in same
1496                  * distance group to make it round-robin.
1497                  */
1498                 if (node_distance(local_node, node) !=
1499                                 node_distance(local_node, prev_node))
1500                         node_load[node] += load;
1501                 prev_node = node;
1502                 load--;
1503                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1504                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1505                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1506
1507                         k = ZONE_NORMAL;
1508                         if (i & __GFP_HIGHMEM)
1509                                 k = ZONE_HIGHMEM;
1510                         if (i & __GFP_DMA)
1511                                 k = ZONE_DMA;
1512
1513                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1514                         zonelist->zones[j] = NULL;
1515                 }
1516         }
1517 }
1518
1519 #else   /* CONFIG_NUMA */
1520
1521 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1522 {
1523         int i, j, k, node, local_node;
1524
1525         local_node = pgdat->node_id;
1526         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1527                 struct zonelist *zonelist;
1528
1529                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1530
1531                 j = 0;
1532                 k = ZONE_NORMAL;
1533                 if (i & __GFP_HIGHMEM)
1534                         k = ZONE_HIGHMEM;
1535                 if (i & __GFP_DMA)
1536                         k = ZONE_DMA;
1537
1538                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1539                 /*
1540                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1541                  * of all the other nodes.
1542                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1543                  * building the zones for node N, we make sure that the
1544                  * zones coming right after the local ones are those from
1545                  * node N+1 (modulo N)
1546                  */
1547                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1548                         if (!node_online(node))
1549                                 continue;
1550                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1551                 }
1552                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1553                         if (!node_online(node))
1554                                 continue;
1555                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1556                 }
1557
1558                 zonelist->zones[j] = NULL;
1559         }
1560 }
1561
1562 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1563
1564 void __init build_all_zonelists(void)
1565 {
1566         int i;
1567
1568         for_each_online_node(i)
1569                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1570         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1571         cpuset_init_current_mems_allowed();
1572 }
1573
1574 /*
1575  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1576  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1577  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1578  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1579  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1580  * conservative, even though it seems large.
1581  *
1582  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1583  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1584  */
1585 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1586
1587 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1588 {
1589         unsigned long size = 1;
1590
1591         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1592
1593         while (size < pages)
1594                 size <<= 1;
1595
1596         /*
1597          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1598          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1599          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1600          */
1601         size = min(size, 4096UL);
1602
1603         return max(size, 4UL);
1604 }
1605
1606 /*
1607  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1608  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1609  * hash function before the remainder is taken.
1610  */
1611 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1612 {
1613         return ffz(~size);
1614 }
1615
1616 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1617
1618 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1619                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1620 {
1621         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1622         int i;
1623
1624         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1625                 totalpages += zones_size[i];
1626         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1627
1628         realtotalpages = totalpages;
1629         if (zholes_size)
1630                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1631                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1632         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1633         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1634 }
1635
1636
1637 /*
1638  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1639  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1640  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1641  */
1642 void __init memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1643                 unsigned long start_pfn)
1644 {
1645         struct page *page;
1646         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1647         unsigned long pfn;
1648
1649         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1650                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1651                         continue;
1652                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1653                         continue;
1654                 page = pfn_to_page(pfn);
1655                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1656                 set_page_count(page, 0);
1657                 reset_page_mapcount(page);
1658                 SetPageReserved(page);
1659                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1660 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1661                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1662                 if (!is_highmem_idx(zone))
1663                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1664 #endif
1665         }
1666 }
1667
1668 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1669                                 unsigned long size)
1670 {
1671         int order;
1672         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1673                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1674                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1675         }
1676 }
1677
1678 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1679 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1680                 unsigned long size)
1681 {
1682         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1683         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1684
1685         if (FLAGS_HAS_NODE)
1686                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1687         else
1688                 for (; snum <= end; snum++)
1689                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1690 }
1691
1692 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1693 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1694         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1695 #endif
1696
1697 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1698 {
1699         int batch;
1700
1701         /*
1702          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1703          * size of the zone.  But no more than 1/4 of a meg - there's
1704          * no point in going beyond the size of L2 cache.
1705          *
1706          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1707          */
1708         batch = zone->present_pages / 1024;
1709         if (batch * PAGE_SIZE > 256 * 1024)
1710                 batch = (256 * 1024) / PAGE_SIZE;
1711         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1712         if (batch < 1)
1713                 batch = 1;
1714
1715         /*
1716          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1717          * of 2 value was found to be more likely to have
1718          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1719          *
1720          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1721          * batches of pages, one task can end up with a lot
1722          * of pages of one half of the possible page colors
1723          * and the other with pages of the other colors.
1724          */
1725         batch = (1 << fls(batch + batch/2)) - 1;
1726         return batch;
1727 }
1728
1729 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1730 {
1731         struct per_cpu_pages *pcp;
1732
1733         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1734         pcp->count = 0;
1735         pcp->low = 2 * batch;
1736         pcp->high = 6 * batch;
1737         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1738         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1739
1740         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1741         pcp->count = 0;
1742         pcp->low = 0;
1743         pcp->high = 2 * batch;
1744         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1745         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1746 }
1747
1748 #ifdef CONFIG_NUMA
1749 /*
1750  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1751  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1752  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1753  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1754  * with interrupts disabled.
1755  *
1756  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1757  *
1758  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1759  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1760  * hotplugged processors.
1761  *
1762  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1763  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1764  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1765  */
1766 static struct per_cpu_pageset
1767         boot_pageset[NR_CPUS];
1768
1769 /*
1770  * Dynamically allocate memory for the
1771  * per cpu pageset array in struct zone.
1772  */
1773 static int __devinit process_zones(int cpu)
1774 {
1775         struct zone *zone, *dzone;
1776
1777         for_each_zone(zone) {
1778
1779                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1780                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1781                 if (!zone->pageset[cpu])
1782                         goto bad;
1783
1784                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1785         }
1786
1787         return 0;
1788 bad:
1789         for_each_zone(dzone) {
1790                 if (dzone == zone)
1791                         break;
1792                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1793                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1794         }
1795         return -ENOMEM;
1796 }
1797
1798 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1799 {
1800 #ifdef CONFIG_NUMA
1801         struct zone *zone;
1802
1803         for_each_zone(zone) {
1804                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1805
1806                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1807                 kfree(pset);
1808         }
1809 #endif
1810 }
1811
1812 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1813                 unsigned long action,
1814                 void *hcpu)
1815 {
1816         int cpu = (long)hcpu;
1817         int ret = NOTIFY_OK;
1818
1819         switch (action) {
1820                 case CPU_UP_PREPARE:
1821                         if (process_zones(cpu))
1822                                 ret = NOTIFY_BAD;
1823                         break;
1824 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1825                 case CPU_DEAD:
1826                         free_zone_pagesets(cpu);
1827                         break;
1828 #endif
1829                 default:
1830                         break;
1831         }
1832         return ret;
1833 }
1834
1835 static struct notifier_block pageset_notifier =
1836         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1837
1838 void __init setup_per_cpu_pageset()
1839 {
1840         int err;
1841
1842         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1843          * A cpuup callback will do this for every cpu
1844          * as it comes online
1845          */
1846         err = process_zones(smp_processor_id());
1847         BUG_ON(err);
1848         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1849 }
1850
1851 #endif
1852
1853 /*
1854  * Set up the zone data structures:
1855  *   - mark all pages reserved
1856  *   - mark all memory queues empty
1857  *   - clear the memory bitmaps
1858  */
1859 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1860                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1861 {
1862         unsigned long i, j;
1863         int cpu, nid = pgdat->node_id;
1864         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1865
1866         pgdat->nr_zones = 0;
1867         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1868         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1869
1870         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1871                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1872                 unsigned long size, realsize;
1873                 unsigned long batch;
1874
1875                 realsize = size = zones_size[j];
1876                 if (zholes_size)
1877                         realsize -= zholes_size[j];
1878
1879                 if (j == ZONE_DMA || j == ZONE_NORMAL)
1880                         nr_kernel_pages += realsize;
1881                 nr_all_pages += realsize;
1882
1883                 zone->spanned_pages = size;
1884                 zone->present_pages = realsize;
1885                 zone->name = zone_names[j];
1886                 spin_lock_init(&zone->lock);
1887                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1888                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1889                 zone->free_pages = 0;
1890
1891                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1892
1893                 batch = zone_batchsize(zone);
1894
1895                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1896 #ifdef CONFIG_NUMA
1897                         /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1898                         zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1899                         setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1900 #else
1901                         setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1902 #endif
1903                 }
1904                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1905                                 zone_names[j], realsize, batch);
1906                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
1907                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
1908                 zone->nr_scan_active = 0;
1909                 zone->nr_scan_inactive = 0;
1910                 zone->nr_active = 0;
1911                 zone->nr_inactive = 0;
1912                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, -1);
1913                 if (!size)
1914                         continue;
1915
1916                 /*
1917                  * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1918                  * per zone.
1919                  */
1920                 zone->wait_table_size = wait_table_size(size);
1921                 zone->wait_table_bits =
1922                         wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1923                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1924                         alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1925                                                 * sizeof(wait_queue_head_t));
1926
1927                 for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1928                         init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1929
1930                 pgdat->nr_zones = j+1;
1931
1932                 zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
1933                 zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1934
1935                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
1936
1937                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
1938
1939                 zone_start_pfn += size;
1940
1941                 zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1942         }
1943 }
1944
1945 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
1946 {
1947         /* Skip empty nodes */
1948         if (!pgdat->node_spanned_pages)
1949                 return;
1950
1951 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
1952         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
1953         if (!pgdat->node_mem_map) {
1954                 unsigned long size;
1955                 struct page *map;
1956
1957                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
1958                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
1959                 if (!map)
1960                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
1961                 pgdat->node_mem_map = map;
1962         }
1963 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1964         /*
1965          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
1966          */
1967         if (pgdat == NODE_DATA(0))
1968                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
1969 #endif
1970 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
1971 }
1972
1973 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
1974                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
1975                 unsigned long *zholes_size)
1976 {
1977         pgdat->node_id = nid;
1978         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
1979         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
1980
1981         alloc_node_mem_map(pgdat);
1982
1983         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
1984 }
1985
1986 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
1987 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
1988 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
1989
1990 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
1991 #endif
1992
1993 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
1994 {
1995         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
1996                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
1997 }
1998
1999 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2000
2001 #include <linux/seq_file.h>
2002
2003 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2004 {
2005         pg_data_t *pgdat;
2006         loff_t node = *pos;
2007
2008         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2009                 --node;
2010
2011         return pgdat;
2012 }
2013
2014 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2015 {
2016         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2017
2018         (*pos)++;
2019         return pgdat->pgdat_next;
2020 }
2021
2022 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2023 {
2024 }
2025
2026 /*
2027  * This walks the free areas for each zone.
2028  */
2029 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2030 {
2031         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2032         struct zone *zone;
2033         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2034         unsigned long flags;
2035         int order;
2036
2037         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2038                 if (!zone->present_pages)
2039                         continue;
2040
2041                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2042                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2043                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2044                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2045                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2046                 seq_putc(m, '\n');
2047         }
2048         return 0;
2049 }
2050
2051 struct seq_operations fragmentation_op = {
2052         .start  = frag_start,
2053         .next   = frag_next,
2054         .stop   = frag_stop,
2055         .show   = frag_show,
2056 };
2057
2058 /*
2059  * Output information about zones in @pgdat.
2060  */
2061 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2062 {
2063         pg_data_t *pgdat = arg;
2064         struct zone *zone;
2065         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2066         unsigned long flags;
2067
2068         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2069                 int i;
2070
2071                 if (!zone->present_pages)
2072                         continue;
2073
2074                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2075                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2076                 seq_printf(m,
2077                            "\n  pages free     %lu"
2078                            "\n        min      %lu"
2079                            "\n        low      %lu"
2080                            "\n        high     %lu"
2081                            "\n        active   %lu"
2082                            "\n        inactive %lu"
2083                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2084                            "\n        spanned  %lu"
2085                            "\n        present  %lu",
2086                            zone->free_pages,
2087                            zone->pages_min,
2088                            zone->pages_low,
2089                            zone->pages_high,
2090                            zone->nr_active,
2091                            zone->nr_inactive,
2092                            zone->pages_scanned,
2093                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2094                            zone->spanned_pages,
2095                            zone->present_pages);
2096                 seq_printf(m,
2097                            "\n        protection: (%lu",
2098                            zone->lowmem_reserve[0]);
2099                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2100                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2101                 seq_printf(m,
2102                            ")"
2103                            "\n  pagesets");
2104                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2105                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2106                         int j;
2107
2108                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2109                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2110                                 if (pageset->pcp[j].count)
2111                                         break;
2112                         }
2113                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2114                                 continue;
2115                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2116                                 seq_printf(m,
2117                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2118                                            "\n              count: %i"
2119                                            "\n              low:   %i"
2120                                            "\n              high:  %i"
2121                                            "\n              batch: %i",
2122                                            i, j,
2123                                            pageset->pcp[j].count,
2124                                            pageset->pcp[j].low,
2125                                            pageset->pcp[j].high,
2126                                            pageset->pcp[j].batch);
2127                         }
2128 #ifdef CONFIG_NUMA
2129                         seq_printf(m,
2130                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2131                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2132                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2133                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2134                                    "\n            local_node:     %lu"
2135                                    "\n            other_node:     %lu",
2136                                    pageset->numa_hit,
2137                                    pageset->numa_miss,
2138                                    pageset->numa_foreign,
2139                                    pageset->interleave_hit,
2140                                    pageset->local_node,
2141                                    pageset->other_node);
2142 #endif
2143                 }
2144                 seq_printf(m,
2145                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2146                            "\n  prev_priority:     %i"
2147                            "\n  temp_priority:     %i"
2148                            "\n  start_pfn:         %lu",
2149                            zone->all_unreclaimable,
2150                            zone->prev_priority,
2151                            zone->temp_priority,
2152                            zone->zone_start_pfn);
2153                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2154                 seq_putc(m, '\n');
2155         }
2156         return 0;
2157 }
2158
2159 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2160         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2161                                * fragmentation. */
2162         .next   = frag_next,
2163         .stop   = frag_stop,
2164         .show   = zoneinfo_show,
2165 };
2166
2167 static char *vmstat_text[] = {
2168         "nr_dirty",
2169         "nr_writeback",
2170         "nr_unstable",
2171         "nr_page_table_pages",
2172         "nr_mapped",
2173         "nr_slab",
2174
2175         "pgpgin",
2176         "pgpgout",
2177         "pswpin",
2178         "pswpout",
2179         "pgalloc_high",
2180
2181         "pgalloc_normal",
2182         "pgalloc_dma",
2183         "pgfree",
2184         "pgactivate",
2185         "pgdeactivate",
2186
2187         "pgfault",
2188         "pgmajfault",
2189         "pgrefill_high",
2190         "pgrefill_normal",
2191         "pgrefill_dma",
2192
2193         "pgsteal_high",
2194         "pgsteal_normal",
2195         "pgsteal_dma",
2196         "pgscan_kswapd_high",
2197         "pgscan_kswapd_normal",
2198
2199         "pgscan_kswapd_dma",
2200         "pgscan_direct_high",
2201         "pgscan_direct_normal",
2202         "pgscan_direct_dma",
2203         "pginodesteal",
2204
2205         "slabs_scanned",
2206         "kswapd_steal",
2207         "kswapd_inodesteal",
2208         "pageoutrun",
2209         "allocstall",
2210
2211         "pgrotated",
2212         "nr_bounce",
2213 };
2214
2215 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2216 {
2217         struct page_state *ps;
2218
2219         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2220                 return NULL;
2221
2222         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2223         m->private = ps;
2224         if (!ps)
2225                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2226         get_full_page_state(ps);
2227         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2228         ps->pgpgout /= 2;
2229         return (unsigned long *)ps + *pos;
2230 }
2231
2232 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2233 {
2234         (*pos)++;
2235         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2236                 return NULL;
2237         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2238 }
2239
2240 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2241 {
2242         unsigned long *l = arg;
2243         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2244
2245         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2246         return 0;
2247 }
2248
2249 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2250 {
2251         kfree(m->private);
2252         m->private = NULL;
2253 }
2254
2255 struct seq_operations vmstat_op = {
2256         .start  = vmstat_start,
2257         .next   = vmstat_next,
2258         .stop   = vmstat_stop,
2259         .show   = vmstat_show,
2260 };
2261
2262 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2263
2264 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2265 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2266                                  unsigned long action, void *hcpu)
2267 {
2268         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2269         long *count;
2270         unsigned long *src, *dest;
2271
2272         if (action == CPU_DEAD) {
2273                 int i;
2274
2275                 /* Drain local pagecache count. */
2276                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2277                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2278                 *count = 0;
2279                 local_irq_disable();
2280                 __drain_pages(cpu);
2281
2282                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2283                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2284                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2285
2286                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2287                                 i++) {
2288                         dest[i] += src[i];
2289                         src[i] = 0;
2290                 }
2291
2292                 local_irq_enable();
2293         }
2294         return NOTIFY_OK;
2295 }
2296 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2297
2298 void __init page_alloc_init(void)
2299 {
2300         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2301 }
2302
2303 /*
2304  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2305  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2306  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2307  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2308  */
2309 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2310 {
2311         struct pglist_data *pgdat;
2312         int j, idx;
2313
2314         for_each_pgdat(pgdat) {
2315                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2316                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2317                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2318
2319                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2320
2321                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2322                                 struct zone *lower_zone;
2323
2324                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2325                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2326
2327                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2328                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2329                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2330                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2331                         }
2332                 }
2333         }
2334 }
2335
2336 /*
2337  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures
2338  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
2339  *      with respect to min_free_kbytes.
2340  */
2341 static void setup_per_zone_pages_min(void)
2342 {
2343         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2344         unsigned long lowmem_pages = 0;
2345         struct zone *zone;
2346         unsigned long flags;
2347
2348         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2349         for_each_zone(zone) {
2350                 if (!is_highmem(zone))
2351                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2352         }
2353
2354         for_each_zone(zone) {
2355                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2356                 if (is_highmem(zone)) {
2357                         /*
2358                          * Often, highmem doesn't need to reserve any pages.
2359                          * But the pages_min/low/high values are also used for
2360                          * batching up page reclaim activity so we need a
2361                          * decent value here.
2362                          */
2363                         int min_pages;
2364
2365                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2366                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2367                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2368                         if (min_pages > 128)
2369                                 min_pages = 128;
2370                         zone->pages_min = min_pages;
2371                 } else {
2372                         /* if it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2373                          * proportionate to the zone's size.
2374                          */
2375                         zone->pages_min = (pages_min * zone->present_pages) /
2376                                            lowmem_pages;
2377                 }
2378
2379                 /*
2380                  * When interpreting these watermarks, just keep in mind that:
2381                  * zone->pages_min == (zone->pages_min * 4) / 4;
2382                  */
2383                 zone->pages_low   = (zone->pages_min * 5) / 4;
2384                 zone->pages_high  = (zone->pages_min * 6) / 4;
2385                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2386         }
2387 }
2388
2389 /*
2390  * Initialise min_free_kbytes.
2391  *
2392  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2393  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2394  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2395  *
2396  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2397  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2398  *
2399  * which yields
2400  *
2401  * 16MB:        512k
2402  * 32MB:        724k
2403  * 64MB:        1024k
2404  * 128MB:       1448k
2405  * 256MB:       2048k
2406  * 512MB:       2896k
2407  * 1024MB:      4096k
2408  * 2048MB:      5792k
2409  * 4096MB:      8192k
2410  * 8192MB:      11584k
2411  * 16384MB:     16384k
2412  */
2413 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2414 {
2415         unsigned long lowmem_kbytes;
2416
2417         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2418
2419         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2420         if (min_free_kbytes < 128)
2421                 min_free_kbytes = 128;
2422         if (min_free_kbytes > 65536)
2423                 min_free_kbytes = 65536;
2424         setup_per_zone_pages_min();
2425         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2426         return 0;
2427 }
2428 module_init(init_per_zone_pages_min)
2429
2430 /*
2431  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
2432  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2433  *      changes.
2434  */
2435 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2436         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2437 {
2438         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2439         setup_per_zone_pages_min();
2440         return 0;
2441 }
2442
2443 /*
2444  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2445  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2446  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2447  *
2448  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2449  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2450  * if in function of the boot time zone sizes.
2451  */
2452 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2453         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2454 {
2455         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2456         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2457         return 0;
2458 }
2459
2460 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2461
2462 #ifdef CONFIG_NUMA
2463 static int __init set_hashdist(char *str)
2464 {
2465         if (!str)
2466                 return 0;
2467         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2468         return 1;
2469 }
2470 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2471 #endif
2472
2473 /*
2474  * allocate a large system hash table from bootmem
2475  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2476  *   quantity of entries
2477  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2478  */
2479 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2480                                      unsigned long bucketsize,
2481                                      unsigned long numentries,
2482                                      int scale,
2483                                      int flags,
2484                                      unsigned int *_hash_shift,
2485                                      unsigned int *_hash_mask,
2486                                      unsigned long limit)
2487 {
2488         unsigned long long max = limit;
2489         unsigned long log2qty, size;
2490         void *table = NULL;
2491
2492         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2493         if (!numentries) {
2494                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2495                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2496                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2497                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2498                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2499
2500                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2501                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2502                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2503                 else
2504                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2505         }
2506         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2507         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2508
2509         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2510         if (max == 0) {
2511                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2512                 do_div(max, bucketsize);
2513         }
2514
2515         if (numentries > max)
2516                 numentries = max;
2517
2518         log2qty = long_log2(numentries);
2519
2520         do {
2521                 size = bucketsize << log2qty;
2522                 if (flags & HASH_EARLY)
2523                         table = alloc_bootmem(size);
2524                 else if (hashdist)
2525                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2526                 else {
2527                         unsigned long order;
2528                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2529                                 ;
2530                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2531                 }
2532         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2533
2534         if (!table)
2535                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2536
2537         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2538                tablename,
2539                (1U << log2qty),
2540                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2541                size);
2542
2543         if (_hash_shift)
2544                 *_hash_shift = log2qty;
2545         if (_hash_mask)
2546                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2547
2548         return table;
2549 }