mm/page_alloc.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/page_alloc.c
   3  *
   4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
   5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
   6  *
   7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
   8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
   9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
  10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
  11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
  12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
  13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
  14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
  15  */
  16
  17 #include <linux/config.h>
  18 #include <linux/stddef.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/swap.h>
  21 #include <linux/interrupt.h>
  22 #include <linux/pagemap.h>
  23 #include <linux/bootmem.h>
  24 #include <linux/compiler.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/suspend.h>
  28 #include <linux/pagevec.h>
  29 #include <linux/blkdev.h>
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/notifier.h>
  32 #include <linux/topology.h>
  33 #include <linux/sysctl.h>
  34 #include <linux/cpu.h>
  35 #include <linux/cpuset.h>
  36 #include <linux/memory_hotplug.h>
  37 #include <linux/nodemask.h>
  38 #include <linux/vmalloc.h>
  39 #include <linux/mempolicy.h>
  40
  41 #include <asm/tlbflush.h>
  42 #include "internal.h"
  43
  44 /*
  45  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
  46  * initializer cleaner
  47  */
  48 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
  49 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
  50 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
  51 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
  52 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
  53 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
  54 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
  55 long nr_swap_pages;
  56 int percpu_pagelist_fraction;
  57
  58 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold);
  59
  60 /*
  61  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
  62  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
  63  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
  64  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
  65  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
  66  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
  67  *
  68  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
  69  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
  70  */
  71 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
  72
  73 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
  74
  75 /*
  76  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
  77  * id is encoded in the upper bits of page->flags
  78  */
  79 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
  80 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
  81
  82 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
  83 int min_free_kbytes = 1024;
  84
  85 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
  86 unsigned long __initdata nr_all_pages;
  87
  88 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  89 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
  90 {
  91         int ret = 0;
  92         unsigned seq;
  93         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
  94
  95         do {
  96                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
  97                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
  98                         ret = 1;
  99                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
 100                         ret = 1;
 101         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
 102
 103         return ret;
 104 }
 105
 106 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
 107 {
 108 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
 109         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
 110                 return 0;
 111 #endif
 112         if (zone != page_zone(page))
 113                 return 0;
 114
 115         return 1;
 116 }
 117 /*
 118  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
 119  */
 120 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
 121 {
 122         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
 123                 return 1;
 124         if (!page_is_consistent(zone, page))
 125                 return 1;
 126
 127         return 0;
 128 }
 129
 130 #else
 131 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
 132 {
 133         return 0;
 134 }
 135 #endif
 136
 137 static void bad_page(struct page *page)
 138 {
 139         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
 140                 "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
 141                 "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
 142                 "Backtrace:\n",
 143                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
 144                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
 145                 page_mapcount(page), page_count(page));
 146         dump_stack();
 147         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
 148                         1 << PG_private |
 149                         1 << PG_locked  |
 150                         1 << PG_active  |
 151                         1 << PG_dirty   |
 152                         1 << PG_reclaim |
 153                         1 << PG_slab    |
 154                         1 << PG_swapcache |
 155                         1 << PG_writeback );
 156         set_page_count(page, 0);
 157         reset_page_mapcount(page);
 158         page->mapping = NULL;
 159         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
 164  *
 165  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
 166  *
 167  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
 168  *
 169  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
 170  * the head page (even the head page has this).
 171  *
 172  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
 173  * compound page's put_page() function.
 174  *
 175  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
 176  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
 177  * may not be compound.
 178  */
 179 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
 180 {
 181         int i;
 182         int nr_pages = 1 << order;
 183
 184         page[1].mapping = NULL;
 185         page[1].index = order;
 186         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 187                 struct page *p = page + i;
 188
 189                 SetPageCompound(p);
 190                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
 191         }
 192 }
 193
 194 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
 195 {
 196         int i;
 197         int nr_pages = 1 << order;
 198
 199         if (unlikely(page[1].index != order))
 200                 bad_page(page);
 201
 202         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 203                 struct page *p = page + i;
 204
 205                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
 206                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
 207                         bad_page(page);
 208                 ClearPageCompound(p);
 209         }
 210 }
 211
 212 /*
 213  * function for dealing with page's order in buddy system.
 214  * zone->lock is already acquired when we use these.
 215  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
 216  */
 217 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
 218         return page_private(page);
 219 }
 220
 221 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
 222         set_page_private(page, order);
 223         __SetPagePrivate(page);
 224 }
 225
 226 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
 227 {
 228         __ClearPagePrivate(page);
 229         set_page_private(page, 0);
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
 234  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
 235  *
 236  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
 237  * the following equation:
 238  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
 239  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
 240  * 1 buddy is #10:
 241  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
 242  *
 243  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
 244  * satisfies the following equation:
 245  *     P = B & ~(1 << O)
 246  *
 247  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
 248  */
 249 static inline struct page *
 250 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
 251 {
 252         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
 253
 254         return page + (buddy_idx - page_idx);
 255 }
 256
 257 static inline unsigned long
 258 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
 259 {
 260         return (page_idx & ~(1 << order));
 261 }
 262
 263 /*
 264  * This function checks whether a page is free && is the buddy
 265  * we can do coalesce a page and its buddy if
 266  * (a) the buddy is not in a hole &&
 267  * (b) the buddy is free &&
 268  * (c) the buddy is on the buddy system &&
 269  * (d) a page and its buddy have the same order.
 270  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
 271  *
 272  */
 273 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
 274 {
 275 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
 276         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
 277                 return 0;
 278 #endif
 279
 280        if (PagePrivate(page)           &&
 281            (page_order(page) == order) &&
 282             page_count(page) == 0)
 283                return 1;
 284        return 0;
 285 }
 286
 287 /*
 288  * Freeing function for a buddy system allocator.
 289  *
 290  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
 291  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
 292  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
 293  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
 294  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
 295  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
 296  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
 297  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
 298  * parts of the VM system.
 299  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
 300  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
 301  * order is recorded in page_private(page) field.
 302  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
 303  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
 304  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
 305  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
 306  * triggers coalescing into a block of larger size.
 307  *
 308  * -- wli
 309  */
 310
 311 static inline void __free_one_page(struct page *page,
 312                 struct zone *zone, unsigned int order)
 313 {
 314         unsigned long page_idx;
 315         int order_size = 1 << order;
 316
 317         if (unlikely(PageCompound(page)))
 318                 destroy_compound_page(page, order);
 319
 320         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
 321
 322         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
 323         BUG_ON(bad_range(zone, page));
 324
 325         zone->free_pages += order_size;
 326         while (order < MAX_ORDER-1) {
 327                 unsigned long combined_idx;
 328                 struct free_area *area;
 329                 struct page *buddy;
 330
 331                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
 332                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
 333                         break;          /* Move the buddy up one level. */
 334
 335                 list_del(&buddy->lru);
 336                 area = zone->free_area + order;
 337                 area->nr_free--;
 338                 rmv_page_order(buddy);
 339                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
 340                 page = page + (combined_idx - page_idx);
 341                 page_idx = combined_idx;
 342                 order++;
 343         }
 344         set_page_order(page, order);
 345         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
 346         zone->free_area[order].nr_free++;
 347 }
 348
 349 static inline int free_pages_check(struct page *page)
 350 {
 351         if (unlikely(page_mapcount(page) |
 352                 (page->mapping != NULL)  |
 353                 (page_count(page) != 0)  |
 354                 (page->flags & (
 355                         1 << PG_lru     |
 356                         1 << PG_private |
 357                         1 << PG_locked  |
 358                         1 << PG_active  |
 359                         1 << PG_reclaim |
 360                         1 << PG_slab    |
 361                         1 << PG_swapcache |
 362                         1 << PG_writeback |
 363                         1 << PG_reserved ))))
 364                 bad_page(page);
 365         if (PageDirty(page))
 366                 __ClearPageDirty(page);
 367         /*
 368          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
 369          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
 370          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
 371          */
 372         return PageReserved(page);
 373 }
 374
 375 /*
 376  * Frees a list of pages.
 377  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
 378  * count is the number of pages to free.
 379  *
 380  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
 381  * see if this freeing clears that state.
 382  *
 383  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
 384  * pinned" detection logic.
 385  */
 386 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
 387                                         struct list_head *list, int order)
 388 {
 389         spin_lock(&zone->lock);
 390         zone->all_unreclaimable = 0;
 391         zone->pages_scanned = 0;
 392         while (count--) {
 393                 struct page *page;
 394
 395                 BUG_ON(list_empty(list));
 396                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
 397                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
 398                 list_del(&page->lru);
 399                 __free_one_page(page, zone, order);
 400         }
 401         spin_unlock(&zone->lock);
 402 }
 403
 404 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
 405 {
 406         LIST_HEAD(list);
 407         list_add(&page->lru, &list);
 408         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
 409 }
 410
 411 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
 412 {
 413         unsigned long flags;
 414         int i;
 415         int reserved = 0;
 416
 417         arch_free_page(page, order);
 418
 419 #ifndef CONFIG_MMU
 420         for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
 421                 __put_page(page + i);
 422 #endif
 423
 424         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
 425                 reserved += free_pages_check(page + i);
 426         if (reserved)
 427                 return;
 428
 429         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
 430         local_irq_save(flags);
 431         __mod_page_state(pgfree, 1 << order);
 432         free_one_page(page_zone(page), page, order);
 433         local_irq_restore(flags);
 434 }
 435
 436 /*
 437  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
 438  */
 439 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
 440 {
 441         if (order == 0) {
 442                 __ClearPageReserved(page);
 443                 set_page_count(page, 0);
 444
 445                 free_hot_cold_page(page, 0);
 446         } else {
 447                 LIST_HEAD(list);
 448                 int loop;
 449
 450                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
 451                         struct page *p = &page[loop];
 452
 453                         if (loop + 16 < BITS_PER_LONG)
 454                                 prefetchw(p + 16);
 455                         __ClearPageReserved(p);
 456                         set_page_count(p, 0);
 457                 }
 458
 459                 arch_free_page(page, order);
 460
 461                 mod_page_state(pgfree, 1 << order);
 462
 463                 list_add(&page->lru, &list);
 464                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
 465                 free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
 466         }
 467 }
 468
 469
 470 /*
 471  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
 472  * Please do not alter this order without good reasons and regression
 473  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
 474  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
 475  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
 476  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
 477  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
 478  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
 479  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
 480  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
 481  *
 482  * -- wli
 483  */
 484 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
 485         int low, int high, struct free_area *area)
 486 {
 487         unsigned long size = 1 << high;
 488
 489         while (high > low) {
 490                 area--;
 491                 high--;
 492                 size >>= 1;
 493                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
 494                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
 495                 area->nr_free++;
 496                 set_page_order(&page[size], high);
 497         }
 498 }
 499
 500 /*
 501  * This page is about to be returned from the page allocator
 502  */
 503 static int prep_new_page(struct page *page, int order)
 504 {
 505         if (unlikely(page_mapcount(page) |
 506                 (page->mapping != NULL)  |
 507                 (page_count(page) != 0)  |
 508                 (page->flags & (
 509                         1 << PG_lru     |
 510                         1 << PG_private |
 511                         1 << PG_locked  |
 512                         1 << PG_active  |
 513                         1 << PG_dirty   |
 514                         1 << PG_reclaim |
 515                         1 << PG_slab    |
 516                         1 << PG_swapcache |
 517                         1 << PG_writeback |
 518                         1 << PG_reserved ))))
 519                 bad_page(page);
 520
 521         /*
 522          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
 523          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
 524          */
 525         if (PageReserved(page))
 526                 return 1;
 527
 528         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
 529                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
 530                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
 531         set_page_private(page, 0);
 532         set_page_refs(page, order);
 533         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
 534         return 0;
 535 }
 536
 537 /*
 538  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
 539  * Call me with the zone->lock already held.
 540  */
 541 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
 542 {
 543         struct free_area * area;
 544         unsigned int current_order;
 545         struct page *page;
 546
 547         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
 548                 area = zone->free_area + current_order;
 549                 if (list_empty(&area->free_list))
 550                         continue;
 551
 552                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
 553                 list_del(&page->lru);
 554                 rmv_page_order(page);
 555                 area->nr_free--;
 556                 zone->free_pages -= 1UL << order;
 557                 expand(zone, page, order, current_order, area);
 558                 return page;
 559         }
 560
 561         return NULL;
 562 }
 563
 564 /*
 565  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
 566  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
 567  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
 568  */
 569 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
 570                         unsigned long count, struct list_head *list)
 571 {
 572         int i;
 573
 574         spin_lock(&zone->lock);
 575         for (i = 0; i < count; ++i) {
 576                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
 577                 if (unlikely(page == NULL))
 578                         break;
 579                 list_add_tail(&page->lru, list);
 580         }
 581         spin_unlock(&zone->lock);
 582         return i;
 583 }
 584
 585 #ifdef CONFIG_NUMA
 586 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
 587 void drain_remote_pages(void)
 588 {
 589         struct zone *zone;
 590         int i;
 591         unsigned long flags;
 592
 593         local_irq_save(flags);
 594         for_each_zone(zone) {
 595                 struct per_cpu_pageset *pset;
 596
 597                 /* Do not drain local pagesets */
 598                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
 599                         continue;
 600
 601                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
 602                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
 603                         struct per_cpu_pages *pcp;
 604
 605                         pcp = &pset->pcp[i];
 606                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
 607                         pcp->count = 0;
 608                 }
 609         }
 610         local_irq_restore(flags);
 611 }
 612 #endif
 613
 614 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
 615 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
 616 {
 617         unsigned long flags;
 618         struct zone *zone;
 619         int i;
 620
 621         for_each_zone(zone) {
 622                 struct per_cpu_pageset *pset;
 623
 624                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
 625                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
 626                         struct per_cpu_pages *pcp;
 627
 628                         pcp = &pset->pcp[i];
 629                         local_irq_save(flags);
 630                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
 631                         pcp->count = 0;
 632                         local_irq_restore(flags);
 633                 }
 634         }
 635 }
 636 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 637
 638 #ifdef CONFIG_PM
 639
 640 void mark_free_pages(struct zone *zone)
 641 {
 642         unsigned long zone_pfn, flags;
 643         int order;
 644         struct list_head *curr;
 645
 646         if (!zone->spanned_pages)
 647                 return;
 648
 649         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 650         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
 651                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
 652
 653         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
 654                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
 655                         unsigned long start_pfn, i;
 656
 657                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
 658
 659                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
 660                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
 661         }
 662         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
 663 }
 664
 665 /*
 666  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
 667  */
 668 void drain_local_pages(void)
 669 {
 670         unsigned long flags;
 671
 672         local_irq_save(flags);
 673         __drain_pages(smp_processor_id());
 674         local_irq_restore(flags);
 675 }
 676 #endif /* CONFIG_PM */
 677
 678 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z, int cpu)
 679 {
 680 #ifdef CONFIG_NUMA
 681         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
 682         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
 683         struct per_cpu_pageset *p;
 684
 685         p = zone_pcp(z, cpu);
 686         if (pg == orig) {
 687                 p->numa_hit++;
 688         } else {
 689                 p->numa_miss++;
 690                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
 691         }
 692         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
 693                 p->local_node++;
 694         else
 695                 p->other_node++;
 696 #endif
 697 }
 698
 699 /*
 700  * Free a 0-order page
 701  */
 702 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
 703 {
 704         struct zone *zone = page_zone(page);
 705         struct per_cpu_pages *pcp;
 706         unsigned long flags;
 707
 708         arch_free_page(page, 0);
 709
 710         if (PageAnon(page))
 711                 page->mapping = NULL;
 712         if (free_pages_check(page))
 713                 return;
 714
 715         kernel_map_pages(page, 1, 0);
 716
 717         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
 718         local_irq_save(flags);
 719         __inc_page_state(pgfree);
 720         list_add(&page->lru, &pcp->list);
 721         pcp->count++;
 722         if (pcp->count >= pcp->high) {
 723                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
 724                 pcp->count -= pcp->batch;
 725         }
 726         local_irq_restore(flags);
 727         put_cpu();
 728 }
 729
 730 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
 731 {
 732         free_hot_cold_page(page, 0);
 733 }
 734
 735 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
 736 {
 737         free_hot_cold_page(page, 1);
 738 }
 739
 740 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
 741 {
 742         int i;
 743
 744         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
 745         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
 746                 clear_highpage(page + i);
 747 }
 748
 749 /*
 750  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
 751  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
 752  * or two.
 753  */
 754 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
 755                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
 756 {
 757         unsigned long flags;
 758         struct page *page;
 759         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
 760         int cpu;
 761
 762 again:
 763         cpu  = get_cpu();
 764         if (likely(order == 0)) {
 765                 struct per_cpu_pages *pcp;
 766
 767                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
 768                 local_irq_save(flags);
 769                 if (!pcp->count) {
 770                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
 771                                                 pcp->batch, &pcp->list);
 772                         if (unlikely(!pcp->count))
 773                                 goto failed;
 774                 }
 775                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
 776                 list_del(&page->lru);
 777                 pcp->count--;
 778         } else {
 779                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
 780                 page = __rmqueue(zone, order);
 781                 spin_unlock(&zone->lock);
 782                 if (!page)
 783                         goto failed;
 784         }
 785
 786         __mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
 787         zone_statistics(zonelist, zone, cpu);
 788         local_irq_restore(flags);
 789         put_cpu();
 790
 791         BUG_ON(bad_range(zone, page));
 792         if (prep_new_page(page, order))
 793                 goto again;
 794
 795         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
 796                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
 797
 798         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
 799                 prep_compound_page(page, order);
 800         return page;
 801
 802 failed:
 803         local_irq_restore(flags);
 804         put_cpu();
 805         return NULL;
 806 }
 807
 808 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
 809 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
 810 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
 811 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
 812 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
 813 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
 814 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
 815
 816 /*
 817  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
 818  * of the allocation.
 819  */
 820 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
 821                       int classzone_idx, int alloc_flags)
 822 {
 823         /* free_pages my go negative - that's OK */
 824         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
 825         int o;
 826
 827         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
 828                 min -= min / 2;
 829         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
 830                 min -= min / 4;
 831
 832         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
 833                 return 0;
 834         for (o = 0; o < order; o++) {
 835                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
 836                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
 837
 838                 /* Require fewer higher order pages to be free */
 839                 min >>= 1;
 840
 841                 if (free_pages <= min)
 842                         return 0;
 843         }
 844         return 1;
 845 }
 846
 847 /*
 848  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
 849  * a page.
 850  */
 851 static struct page *
 852 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
 853                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
 854 {
 855         struct zone **z = zonelist->zones;
 856         struct page *page = NULL;
 857         int classzone_idx = zone_idx(*z);
 858
 859         /*
 860          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
 861          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
 862          */
 863         do {
 864                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
 865                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
 866                         continue;
 867
 868                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
 869                         unsigned long mark;
 870                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
 871                                 mark = (*z)->pages_min;
 872                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
 873                                 mark = (*z)->pages_low;
 874                         else
 875                                 mark = (*z)->pages_high;
 876                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
 877                                     classzone_idx, alloc_flags))
 878                                 continue;
 879                 }
 880
 881                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
 882                 if (page) {
 883                         break;
 884                 }
 885         } while (*(++z) != NULL);
 886         return page;
 887 }
 888
 889 /*
 890  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
 891  */
 892 struct page * fastcall
 893 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
 894                 struct zonelist *zonelist)
 895 {
 896         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
 897         struct zone **z;
 898         struct page *page;
 899         struct reclaim_state reclaim_state;
 900         struct task_struct *p = current;
 901         int do_retry;
 902         int alloc_flags;
 903         int did_some_progress;
 904
 905         might_sleep_if(wait);
 906
 907 restart:
 908         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
 909
 910         if (unlikely(*z == NULL)) {
 911                 /* Should this ever happen?? */
 912                 return NULL;
 913         }
 914
 915         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
 916                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
 917         if (page)
 918                 goto got_pg;
 919
 920         do {
 921                 wakeup_kswapd(*z, order);
 922         } while (*(++z));
 923
 924         /*
 925          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
 926          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
 927          * to how we want to proceed.
 928          *
 929          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
 930          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
 931          * policy.
 932          */
 933         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
 934         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
 935                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
 936         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
 937                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
 938         alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
 939
 940         /*
 941          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
 942          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
 943          *
 944          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
 945          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
 946          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
 947          */
 948         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
 949         if (page)
 950                 goto got_pg;
 951
 952         /* This allocation should allow future memory freeing. */
 953
 954         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
 955                         && !in_interrupt()) {
 956                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
 957 nofail_alloc:
 958                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
 959                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
 960                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
 961                         if (page)
 962                                 goto got_pg;
 963                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
 964                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
 965                                 goto nofail_alloc;
 966                         }
 967                 }
 968                 goto nopage;
 969         }
 970
 971         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
 972         if (!wait)
 973                 goto nopage;
 974
 975 rebalance:
 976         cond_resched();
 977
 978         /* We now go into synchronous reclaim */
 979         p->flags |= PF_MEMALLOC;
 980         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
 981         p->reclaim_state = &reclaim_state;
 982
 983         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
 984
 985         p->reclaim_state = NULL;
 986         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
 987
 988         cond_resched();
 989
 990         if (likely(did_some_progress)) {
 991                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
 992                                                 zonelist, alloc_flags);
 993                 if (page)
 994                         goto got_pg;
 995         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
 996                 /*
 997                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
 998                  * very high watermark here, this is only to catch
 999                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1000                  * under heavy pressure.
1001                  */
1002                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1003                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1004                 if (page)
1005                         goto got_pg;
1006
1007                 out_of_memory(gfp_mask, order);
1008                 goto restart;
1009         }
1010
1011         /*
1012          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1013          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1014          *
1015          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1016          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1017          */
1018         do_retry = 0;
1019         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1020                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1021                         do_retry = 1;
1022                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1023                         do_retry = 1;
1024         }
1025         if (do_retry) {
1026                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1027                 goto rebalance;
1028         }
1029
1030 nopage:
1031         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1032                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1033                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1034                         p->comm, order, gfp_mask);
1035                 dump_stack();
1036                 show_mem();
1037         }
1038 got_pg:
1039         return page;
1040 }
1041
1042 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1043
1044 /*
1045  * Common helper functions.
1046  */
1047 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1048 {
1049         struct page * page;
1050         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1051         if (!page)
1052                 return 0;
1053         return (unsigned long) page_address(page);
1054 }
1055
1056 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1057
1058 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1059 {
1060         struct page * page;
1061
1062         /*
1063          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1064          * a highmem page
1065          */
1066         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1067
1068         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1069         if (page)
1070                 return (unsigned long) page_address(page);
1071         return 0;
1072 }
1073
1074 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1075
1076 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1077 {
1078         int i = pagevec_count(pvec);
1079
1080         while (--i >= 0)
1081                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1082 }
1083
1084 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1085 {
1086         if (put_page_testzero(page)) {
1087                 if (order == 0)
1088                         free_hot_page(page);
1089                 else
1090                         __free_pages_ok(page, order);
1091         }
1092 }
1093
1094 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1095
1096 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1097 {
1098         if (addr != 0) {
1099                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1100                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1101         }
1102 }
1103
1104 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1105
1106 /*
1107  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1108  */
1109 unsigned int nr_free_pages(void)
1110 {
1111         unsigned int sum = 0;
1112         struct zone *zone;
1113
1114         for_each_zone(zone)
1115                 sum += zone->free_pages;
1116
1117         return sum;
1118 }
1119
1120 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1121
1122 #ifdef CONFIG_NUMA
1123 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1124 {
1125         unsigned int i, sum = 0;
1126
1127         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1128                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1129
1130         return sum;
1131 }
1132 #endif
1133
1134 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1135 {
1136         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1137         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1138         unsigned int sum = 0;
1139
1140         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1141         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1142         struct zone *zone;
1143
1144         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1145                 unsigned long size = zone->present_pages;
1146                 unsigned long high = zone->pages_high;
1147                 if (size > high)
1148                         sum += size - high;
1149         }
1150
1151         return sum;
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1156  */
1157 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1158 {
1159         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1164  */
1165 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1166 {
1167         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1168 }
1169
1170 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1171 unsigned int nr_free_highpages (void)
1172 {
1173         pg_data_t *pgdat;
1174         unsigned int pages = 0;
1175
1176         for_each_pgdat(pgdat)
1177                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1178
1179         return pages;
1180 }
1181 #endif
1182
1183 #ifdef CONFIG_NUMA
1184 static void show_node(struct zone *zone)
1185 {
1186         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1187 }
1188 #else
1189 #define show_node(zone) do { } while (0)
1190 #endif
1191
1192 /*
1193  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1194  * The result is unavoidably approximate - it can change
1195  * during and after execution of this function.
1196  */
1197 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1198
1199 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1200 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1201 #ifdef CONFIG_SMP
1202 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1203 #endif
1204
1205 static void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1206 {
1207         int cpu = 0;
1208
1209         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1210         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1211
1212         cpu = first_cpu(*cpumask);
1213         while (cpu < NR_CPUS) {
1214                 unsigned long *in, *out, off;
1215
1216                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1217
1218                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1219
1220                 if (cpu < NR_CPUS)
1221                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1222
1223                 out = (unsigned long *)ret;
1224                 for (off = 0; off < nr; off++)
1225                         *out++ += *in++;
1226         }
1227 }
1228
1229 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1230 {
1231         int nr;
1232         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1233
1234         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1235         nr /= sizeof(unsigned long);
1236
1237         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1238 }
1239
1240 void get_page_state(struct page_state *ret)
1241 {
1242         int nr;
1243         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1244
1245         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1246         nr /= sizeof(unsigned long);
1247
1248         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1249 }
1250
1251 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1252 {
1253         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1254
1255         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1256 }
1257
1258 unsigned long read_page_state_offset(unsigned long offset)
1259 {
1260         unsigned long ret = 0;
1261         int cpu;
1262
1263         for_each_online_cpu(cpu) {
1264                 unsigned long in;
1265
1266                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1267                 ret += *((unsigned long *)in);
1268         }
1269         return ret;
1270 }
1271
1272 void __mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1273 {
1274         void *ptr;
1275
1276         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1277         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1278 }
1279 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state_offset);
1280
1281 void mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1282 {
1283         unsigned long flags;
1284         void *ptr;
1285
1286         local_irq_save(flags);
1287         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1288         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1289         local_irq_restore(flags);
1290 }
1291 EXPORT_SYMBOL(mod_page_state_offset);
1292
1293 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1294                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1295 {
1296         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1297         int i;
1298
1299         *active = 0;
1300         *inactive = 0;
1301         *free = 0;
1302         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1303                 *active += zones[i].nr_active;
1304                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1305                 *free += zones[i].free_pages;
1306         }
1307 }
1308
1309 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1310                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1311 {
1312         struct pglist_data *pgdat;
1313
1314         *active = 0;
1315         *inactive = 0;
1316         *free = 0;
1317         for_each_pgdat(pgdat) {
1318                 unsigned long l, m, n;
1319                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1320                 *active += l;
1321                 *inactive += m;
1322                 *free += n;
1323         }
1324 }
1325
1326 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1327 {
1328         val->totalram = totalram_pages;
1329         val->sharedram = 0;
1330         val->freeram = nr_free_pages();
1331         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1332 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1333         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1334         val->freehigh = nr_free_highpages();
1335 #else
1336         val->totalhigh = 0;
1337         val->freehigh = 0;
1338 #endif
1339         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1340 }
1341
1342 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1343
1344 #ifdef CONFIG_NUMA
1345 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1346 {
1347         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1348
1349         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1350         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1351         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1352         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1353         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1354 }
1355 #endif
1356
1357 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1358
1359 /*
1360  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1361  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1362  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1363  */
1364 void show_free_areas(void)
1365 {
1366         struct page_state ps;
1367         int cpu, temperature;
1368         unsigned long active;
1369         unsigned long inactive;
1370         unsigned long free;
1371         struct zone *zone;
1372
1373         for_each_zone(zone) {
1374                 show_node(zone);
1375                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1376
1377                 if (!populated_zone(zone)) {
1378                         printk(" empty\n");
1379                         continue;
1380                 } else
1381                         printk("\n");
1382
1383                 for_each_online_cpu(cpu) {
1384                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1385
1386                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1387
1388                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1389                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1390                                         cpu,
1391                                         temperature ? "cold" : "hot",
1392                                         pageset->pcp[temperature].high,
1393                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1394                                         pageset->pcp[temperature].count);
1395                 }
1396         }
1397
1398         get_page_state(&ps);
1399         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1400
1401         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1402                 K(nr_free_pages()),
1403                 K(nr_free_highpages()));
1404
1405         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1406                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1407                 active,
1408                 inactive,
1409                 ps.nr_dirty,
1410                 ps.nr_writeback,
1411                 ps.nr_unstable,
1412                 nr_free_pages(),
1413                 ps.nr_slab,
1414                 ps.nr_mapped,
1415                 ps.nr_page_table_pages);
1416
1417         for_each_zone(zone) {
1418                 int i;
1419
1420                 show_node(zone);
1421                 printk("%s"
1422                         " free:%lukB"
1423                         " min:%lukB"
1424                         " low:%lukB"
1425                         " high:%lukB"
1426                         " active:%lukB"
1427                         " inactive:%lukB"
1428                         " present:%lukB"
1429                         " pages_scanned:%lu"
1430                         " all_unreclaimable? %s"
1431                         "\n",
1432                         zone->name,
1433                         K(zone->free_pages),
1434                         K(zone->pages_min),
1435                         K(zone->pages_low),
1436                         K(zone->pages_high),
1437                         K(zone->nr_active),
1438                         K(zone->nr_inactive),
1439                         K(zone->present_pages),
1440                         zone->pages_scanned,
1441                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1442                         );
1443                 printk("lowmem_reserve[]:");
1444                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1445                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1446                 printk("\n");
1447         }
1448
1449         for_each_zone(zone) {
1450                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1451
1452                 show_node(zone);
1453                 printk("%s: ", zone->name);
1454                 if (!populated_zone(zone)) {
1455                         printk("empty\n");
1456                         continue;
1457                 }
1458
1459                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1460                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1461                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1462                         total += nr << order;
1463                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1464                 }
1465                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1466                 printk("= %lukB\n", K(total));
1467         }
1468
1469         show_swap_cache_info();
1470 }
1471
1472 /*
1473  * Builds allocation fallback zone lists.
1474  *
1475  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1476  */
1477 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1478                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1479 {
1480         struct zone *zone;
1481
1482         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1483
1484         do {
1485                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1486                 if (populated_zone(zone)) {
1487 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1488                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1489 #endif
1490                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1491                         check_highest_zone(zone_type);
1492                 }
1493                 zone_type--;
1494
1495         } while (zone_type >= 0);
1496         return nr_zones;
1497 }
1498
1499 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1500 {
1501         int res = ZONE_NORMAL;
1502         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1503                 res = ZONE_HIGHMEM;
1504         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1505                 res = ZONE_DMA32;
1506         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1507                 res = ZONE_DMA;
1508         return res;
1509 }
1510
1511 #ifdef CONFIG_NUMA
1512 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1513 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1514 /**
1515  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1516  * @node: node whose fallback list we're appending
1517  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1518  *
1519  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1520  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1521  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1522  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1523  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1524  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1525  * on them otherwise.
1526  * It returns -1 if no node is found.
1527  */
1528 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1529 {
1530         int i, n, val;
1531         int min_val = INT_MAX;
1532         int best_node = -1;
1533
1534         for_each_online_node(i) {
1535                 cpumask_t tmp;
1536
1537                 /* Start from local node */
1538                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1539
1540                 /* Don't want a node to appear more than once */
1541                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1542                         continue;
1543
1544                 /* Use the local node if we haven't already */
1545                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1546                         best_node = node;
1547                         break;
1548                 }
1549
1550                 /* Use the distance array to find the distance */
1551                 val = node_distance(node, n);
1552
1553                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1554                 tmp = node_to_cpumask(n);
1555                 if (!cpus_empty(tmp))
1556                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1557
1558                 /* Slight preference for less loaded node */
1559                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1560                 val += node_load[n];
1561
1562                 if (val < min_val) {
1563                         min_val = val;
1564                         best_node = n;
1565                 }
1566         }
1567
1568         if (best_node >= 0)
1569                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1570
1571         return best_node;
1572 }
1573
1574 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1575 {
1576         int i, j, k, node, local_node;
1577         int prev_node, load;
1578         struct zonelist *zonelist;
1579         nodemask_t used_mask;
1580
1581         /* initialize zonelists */
1582         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1583                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1584                 zonelist->zones[0] = NULL;
1585         }
1586
1587         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1588         local_node = pgdat->node_id;
1589         load = num_online_nodes();
1590         prev_node = local_node;
1591         nodes_clear(used_mask);
1592         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1593                 /*
1594                  * We don't want to pressure a particular node.
1595                  * So adding penalty to the first node in same
1596                  * distance group to make it round-robin.
1597                  */
1598                 if (node_distance(local_node, node) !=
1599                                 node_distance(local_node, prev_node))
1600                         node_load[node] += load;
1601                 prev_node = node;
1602                 load--;
1603                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1604                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1605                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1606
1607                         k = highest_zone(i);
1608
1609                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1610                         zonelist->zones[j] = NULL;
1611                 }
1612         }
1613 }
1614
1615 #else   /* CONFIG_NUMA */
1616
1617 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1618 {
1619         int i, j, k, node, local_node;
1620
1621         local_node = pgdat->node_id;
1622         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1623                 struct zonelist *zonelist;
1624
1625                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1626
1627                 j = 0;
1628                 k = highest_zone(i);
1629                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1630                 /*
1631                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1632                  * of all the other nodes.
1633                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1634                  * building the zones for node N, we make sure that the
1635                  * zones coming right after the local ones are those from
1636                  * node N+1 (modulo N)
1637                  */
1638                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1639                         if (!node_online(node))
1640                                 continue;
1641                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1642                 }
1643                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1644                         if (!node_online(node))
1645                                 continue;
1646                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1647                 }
1648
1649                 zonelist->zones[j] = NULL;
1650         }
1651 }
1652
1653 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1654
1655 void __init build_all_zonelists(void)
1656 {
1657         int i;
1658
1659         for_each_online_node(i)
1660                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1661         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1662         cpuset_init_current_mems_allowed();
1663 }
1664
1665 /*
1666  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1667  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1668  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1669  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1670  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1671  * conservative, even though it seems large.
1672  *
1673  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1674  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1675  */
1676 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1677
1678 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1679 {
1680         unsigned long size = 1;
1681
1682         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1683
1684         while (size < pages)
1685                 size <<= 1;
1686
1687         /*
1688          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1689          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1690          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1691          */
1692         size = min(size, 4096UL);
1693
1694         return max(size, 4UL);
1695 }
1696
1697 /*
1698  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1699  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1700  * hash function before the remainder is taken.
1701  */
1702 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1703 {
1704         return ffz(~size);
1705 }
1706
1707 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1708
1709 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1710                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1711 {
1712         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1713         int i;
1714
1715         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1716                 totalpages += zones_size[i];
1717         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1718
1719         realtotalpages = totalpages;
1720         if (zholes_size)
1721                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1722                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1723         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1724         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1725 }
1726
1727
1728 /*
1729  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1730  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1731  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1732  */
1733 void __devinit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1734                 unsigned long start_pfn)
1735 {
1736         struct page *page;
1737         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1738         unsigned long pfn;
1739
1740         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1741                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1742                         continue;
1743                 page = pfn_to_page(pfn);
1744                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1745                 set_page_count(page, 1);
1746                 reset_page_mapcount(page);
1747                 SetPageReserved(page);
1748                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1749 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1750                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1751                 if (!is_highmem_idx(zone))
1752                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1753 #endif
1754         }
1755 }
1756
1757 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1758                                 unsigned long size)
1759 {
1760         int order;
1761         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1762                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1763                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1764         }
1765 }
1766
1767 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1768 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1769                 unsigned long size)
1770 {
1771         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1772         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1773
1774         if (FLAGS_HAS_NODE)
1775                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1776         else
1777                 for (; snum <= end; snum++)
1778                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1779 }
1780
1781 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1782 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1783         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1784 #endif
1785
1786 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1787 {
1788         int batch;
1789
1790         /*
1791          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1792          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1793          *
1794          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1795          */
1796         batch = zone->present_pages / 1024;
1797         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1798                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1799         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1800         if (batch < 1)
1801                 batch = 1;
1802
1803         /*
1804          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1805          * of 2 value was found to be more likely to have
1806          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1807          *
1808          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1809          * batches of pages, one task can end up with a lot
1810          * of pages of one half of the possible page colors
1811          * and the other with pages of the other colors.
1812          */
1813         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1814
1815         return batch;
1816 }
1817
1818 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1819 {
1820         struct per_cpu_pages *pcp;
1821
1822         memset(p, 0, sizeof(*p));
1823
1824         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1825         pcp->count = 0;
1826         pcp->high = 6 * batch;
1827         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1828         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1829
1830         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1831         pcp->count = 0;
1832         pcp->high = 2 * batch;
1833         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1834         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1835 }
1836
1837 /*
1838  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1839  * to the value high for the pageset p.
1840  */
1841
1842 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1843                                 unsigned long high)
1844 {
1845         struct per_cpu_pages *pcp;
1846
1847         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1848         pcp->high = high;
1849         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1850         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1851                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1852 }
1853
1854
1855 #ifdef CONFIG_NUMA
1856 /*
1857  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1858  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1859  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1860  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1861  * with interrupts disabled.
1862  *
1863  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1864  *
1865  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1866  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1867  * hotplugged processors.
1868  *
1869  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1870  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1871  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1872  */
1873 static struct per_cpu_pageset
1874         boot_pageset[NR_CPUS];
1875
1876 /*
1877  * Dynamically allocate memory for the
1878  * per cpu pageset array in struct zone.
1879  */
1880 static int __devinit process_zones(int cpu)
1881 {
1882         struct zone *zone, *dzone;
1883
1884         for_each_zone(zone) {
1885
1886                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1887                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1888                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1889                         goto bad;
1890
1891                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1892
1893                 if (percpu_pagelist_fraction)
1894                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1895                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1896         }
1897
1898         return 0;
1899 bad:
1900         for_each_zone(dzone) {
1901                 if (dzone == zone)
1902                         break;
1903                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1904                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1905         }
1906         return -ENOMEM;
1907 }
1908
1909 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1910 {
1911         struct zone *zone;
1912
1913         for_each_zone(zone) {
1914                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1915
1916                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1917                 kfree(pset);
1918         }
1919 }
1920
1921 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1922                 unsigned long action,
1923                 void *hcpu)
1924 {
1925         int cpu = (long)hcpu;
1926         int ret = NOTIFY_OK;
1927
1928         switch (action) {
1929                 case CPU_UP_PREPARE:
1930                         if (process_zones(cpu))
1931                                 ret = NOTIFY_BAD;
1932                         break;
1933                 case CPU_UP_CANCELED:
1934                 case CPU_DEAD:
1935                         free_zone_pagesets(cpu);
1936                         break;
1937                 default:
1938                         break;
1939         }
1940         return ret;
1941 }
1942
1943 static struct notifier_block pageset_notifier =
1944         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1945
1946 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1947 {
1948         int err;
1949
1950         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1951          * A cpuup callback will do this for every cpu
1952          * as it comes online
1953          */
1954         err = process_zones(smp_processor_id());
1955         BUG_ON(err);
1956         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1957 }
1958
1959 #endif
1960
1961 static __devinit
1962 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1963 {
1964         int i;
1965         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1966
1967         /*
1968          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1969          * per zone.
1970          */
1971         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1972         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1973         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1974                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1975                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1976
1977         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1978                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1979 }
1980
1981 static __devinit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1982 {
1983         int cpu;
1984         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1985
1986         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1987 #ifdef CONFIG_NUMA
1988                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1989                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1990                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1991 #else
1992                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1993 #endif
1994         }
1995         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1996                 zone->name, zone->present_pages, batch);
1997 }
1998
1999 static __devinit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2000                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
2001 {
2002         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2003
2004         zone_wait_table_init(zone, size);
2005         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2006
2007         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
2008         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2009
2010         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2011
2012         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2013 }
2014
2015 /*
2016  * Set up the zone data structures:
2017  *   - mark all pages reserved
2018  *   - mark all memory queues empty
2019  *   - clear the memory bitmaps
2020  */
2021 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2022                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2023 {
2024         unsigned long j;
2025         int nid = pgdat->node_id;
2026         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2027
2028         pgdat_resize_init(pgdat);
2029         pgdat->nr_zones = 0;
2030         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2031         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2032
2033         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2034                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2035                 unsigned long size, realsize;
2036
2037                 realsize = size = zones_size[j];
2038                 if (zholes_size)
2039                         realsize -= zholes_size[j];
2040
2041                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2042                         nr_kernel_pages += realsize;
2043                 nr_all_pages += realsize;
2044
2045                 zone->spanned_pages = size;
2046                 zone->present_pages = realsize;
2047                 zone->name = zone_names[j];
2048                 spin_lock_init(&zone->lock);
2049                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2050                 zone_seqlock_init(zone);
2051                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2052                 zone->free_pages = 0;
2053
2054                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2055
2056                 zone_pcp_init(zone);
2057                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2058                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2059                 zone->nr_scan_active = 0;
2060                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2061                 zone->nr_active = 0;
2062                 zone->nr_inactive = 0;
2063                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2064                 if (!size)
2065                         continue;
2066
2067                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2068                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2069                 zone_start_pfn += size;
2070         }
2071 }
2072
2073 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2074 {
2075         /* Skip empty nodes */
2076         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2077                 return;
2078
2079 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2080         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2081         if (!pgdat->node_mem_map) {
2082                 unsigned long size;
2083                 struct page *map;
2084
2085                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2086                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2087                 if (!map)
2088                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2089                 pgdat->node_mem_map = map;
2090         }
2091 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2092         /*
2093          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2094          */
2095         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2096                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2097 #endif
2098 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2099 }
2100
2101 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2102                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2103                 unsigned long *zholes_size)
2104 {
2105         pgdat->node_id = nid;
2106         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2107         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2108
2109         alloc_node_mem_map(pgdat);
2110
2111         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2112 }
2113
2114 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2115 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2116 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2117
2118 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2119 #endif
2120
2121 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2122 {
2123         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2124                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2125 }
2126
2127 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2128
2129 #include <linux/seq_file.h>
2130
2131 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2132 {
2133         pg_data_t *pgdat;
2134         loff_t node = *pos;
2135
2136         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2137                 --node;
2138
2139         return pgdat;
2140 }
2141
2142 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2143 {
2144         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2145
2146         (*pos)++;
2147         return pgdat->pgdat_next;
2148 }
2149
2150 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2151 {
2152 }
2153
2154 /*
2155  * This walks the free areas for each zone.
2156  */
2157 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2158 {
2159         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2160         struct zone *zone;
2161         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2162         unsigned long flags;
2163         int order;
2164
2165         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2166                 if (!populated_zone(zone))
2167                         continue;
2168
2169                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2170                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2171                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2172                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2173                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2174                 seq_putc(m, '\n');
2175         }
2176         return 0;
2177 }
2178
2179 struct seq_operations fragmentation_op = {
2180         .start  = frag_start,
2181         .next   = frag_next,
2182         .stop   = frag_stop,
2183         .show   = frag_show,
2184 };
2185
2186 /*
2187  * Output information about zones in @pgdat.
2188  */
2189 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2190 {
2191         pg_data_t *pgdat = arg;
2192         struct zone *zone;
2193         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2194         unsigned long flags;
2195
2196         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2197                 int i;
2198
2199                 if (!populated_zone(zone))
2200                         continue;
2201
2202                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2203                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2204                 seq_printf(m,
2205                            "\n  pages free     %lu"
2206                            "\n        min      %lu"
2207                            "\n        low      %lu"
2208                            "\n        high     %lu"
2209                            "\n        active   %lu"
2210                            "\n        inactive %lu"
2211                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2212                            "\n        spanned  %lu"
2213                            "\n        present  %lu",
2214                            zone->free_pages,
2215                            zone->pages_min,
2216                            zone->pages_low,
2217                            zone->pages_high,
2218                            zone->nr_active,
2219                            zone->nr_inactive,
2220                            zone->pages_scanned,
2221                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2222                            zone->spanned_pages,
2223                            zone->present_pages);
2224                 seq_printf(m,
2225                            "\n        protection: (%lu",
2226                            zone->lowmem_reserve[0]);
2227                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2228                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2229                 seq_printf(m,
2230                            ")"
2231                            "\n  pagesets");
2232                 for_each_online_cpu(i) {
2233                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2234                         int j;
2235
2236                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2237                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2238                                 if (pageset->pcp[j].count)
2239                                         break;
2240                         }
2241                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2242                                 continue;
2243                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2244                                 seq_printf(m,
2245                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2246                                            "\n              count: %i"
2247                                            "\n              high:  %i"
2248                                            "\n              batch: %i",
2249                                            i, j,
2250                                            pageset->pcp[j].count,
2251                                            pageset->pcp[j].high,
2252                                            pageset->pcp[j].batch);
2253                         }
2254 #ifdef CONFIG_NUMA
2255                         seq_printf(m,
2256                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2257                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2258                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2259                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2260                                    "\n            local_node:     %lu"
2261                                    "\n            other_node:     %lu",
2262                                    pageset->numa_hit,
2263                                    pageset->numa_miss,
2264                                    pageset->numa_foreign,
2265                                    pageset->interleave_hit,
2266                                    pageset->local_node,
2267                                    pageset->other_node);
2268 #endif
2269                 }
2270                 seq_printf(m,
2271                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2272                            "\n  prev_priority:     %i"
2273                            "\n  temp_priority:     %i"
2274                            "\n  start_pfn:         %lu",
2275                            zone->all_unreclaimable,
2276                            zone->prev_priority,
2277                            zone->temp_priority,
2278                            zone->zone_start_pfn);
2279                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2280                 seq_putc(m, '\n');
2281         }
2282         return 0;
2283 }
2284
2285 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2286         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2287                                * fragmentation. */
2288         .next   = frag_next,
2289         .stop   = frag_stop,
2290         .show   = zoneinfo_show,
2291 };
2292
2293 static char *vmstat_text[] = {
2294         "nr_dirty",
2295         "nr_writeback",
2296         "nr_unstable",
2297         "nr_page_table_pages",
2298         "nr_mapped",
2299         "nr_slab",
2300
2301         "pgpgin",
2302         "pgpgout",
2303         "pswpin",
2304         "pswpout",
2305
2306         "pgalloc_high",
2307         "pgalloc_normal",
2308         "pgalloc_dma32",
2309         "pgalloc_dma",
2310
2311         "pgfree",
2312         "pgactivate",
2313         "pgdeactivate",
2314
2315         "pgfault",
2316         "pgmajfault",
2317
2318         "pgrefill_high",
2319         "pgrefill_normal",
2320         "pgrefill_dma32",
2321         "pgrefill_dma",
2322
2323         "pgsteal_high",
2324         "pgsteal_normal",
2325         "pgsteal_dma32",
2326         "pgsteal_dma",
2327
2328         "pgscan_kswapd_high",
2329         "pgscan_kswapd_normal",
2330         "pgscan_kswapd_dma32",
2331         "pgscan_kswapd_dma",
2332
2333         "pgscan_direct_high",
2334         "pgscan_direct_normal",
2335         "pgscan_direct_dma32",
2336         "pgscan_direct_dma",
2337
2338         "pginodesteal",
2339         "slabs_scanned",
2340         "kswapd_steal",
2341         "kswapd_inodesteal",
2342         "pageoutrun",
2343         "allocstall",
2344
2345         "pgrotated",
2346         "nr_bounce",
2347 };
2348
2349 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2350 {
2351         struct page_state *ps;
2352
2353         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2354                 return NULL;
2355
2356         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2357         m->private = ps;
2358         if (!ps)
2359                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2360         get_full_page_state(ps);
2361         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2362         ps->pgpgout /= 2;
2363         return (unsigned long *)ps + *pos;
2364 }
2365
2366 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2367 {
2368         (*pos)++;
2369         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2370                 return NULL;
2371         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2372 }
2373
2374 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2375 {
2376         unsigned long *l = arg;
2377         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2378
2379         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2380         return 0;
2381 }
2382
2383 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2384 {
2385         kfree(m->private);
2386         m->private = NULL;
2387 }
2388
2389 struct seq_operations vmstat_op = {
2390         .start  = vmstat_start,
2391         .next   = vmstat_next,
2392         .stop   = vmstat_stop,
2393         .show   = vmstat_show,
2394 };
2395
2396 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2397
2398 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2399 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2400                                  unsigned long action, void *hcpu)
2401 {
2402         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2403         long *count;
2404         unsigned long *src, *dest;
2405
2406         if (action == CPU_DEAD) {
2407                 int i;
2408
2409                 /* Drain local pagecache count. */
2410                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2411                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2412                 *count = 0;
2413                 local_irq_disable();
2414                 __drain_pages(cpu);
2415
2416                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2417                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2418                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2419
2420                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2421                                 i++) {
2422                         dest[i] += src[i];
2423                         src[i] = 0;
2424                 }
2425
2426                 local_irq_enable();
2427         }
2428         return NOTIFY_OK;
2429 }
2430 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2431
2432 void __init page_alloc_init(void)
2433 {
2434         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2435 }
2436
2437 /*
2438  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2439  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2440  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2441  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2442  */
2443 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2444 {
2445         struct pglist_data *pgdat;
2446         int j, idx;
2447
2448         for_each_pgdat(pgdat) {
2449                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2450                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2451                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2452
2453                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2454
2455                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2456                                 struct zone *lower_zone;
2457
2458                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2459                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2460
2461                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2462                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2463                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2464                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2465                         }
2466                 }
2467         }
2468 }
2469
2470 /*
2471  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures
2472  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly
2473  *      with respect to min_free_kbytes.
2474  */
2475 void setup_per_zone_pages_min(void)
2476 {
2477         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2478         unsigned long lowmem_pages = 0;
2479         struct zone *zone;
2480         unsigned long flags;
2481
2482         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2483         for_each_zone(zone) {
2484                 if (!is_highmem(zone))
2485                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2486         }
2487
2488         for_each_zone(zone) {
2489                 unsigned long tmp;
2490                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2491                 tmp = (pages_min * zone->present_pages) / lowmem_pages;
2492                 if (is_highmem(zone)) {
2493                         /*
2494                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2495                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2496                          * value here.
2497                          *
2498                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2499                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2500                          * not be capped for highmem.
2501                          */
2502                         int min_pages;
2503
2504                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2505                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2506                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2507                         if (min_pages > 128)
2508                                 min_pages = 128;
2509                         zone->pages_min = min_pages;
2510                 } else {
2511                         /*
2512                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2513                          * proportionate to the zone's size.
2514                          */
2515                         zone->pages_min = tmp;
2516                 }
2517
2518                 zone->pages_low   = zone->pages_min + tmp / 4;
2519                 zone->pages_high  = zone->pages_min + tmp / 2;
2520                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2521         }
2522 }
2523
2524 /*
2525  * Initialise min_free_kbytes.
2526  *
2527  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2528  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2529  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2530  *
2531  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2532  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2533  *
2534  * which yields
2535  *
2536  * 16MB:        512k
2537  * 32MB:        724k
2538  * 64MB:        1024k
2539  * 128MB:       1448k
2540  * 256MB:       2048k
2541  * 512MB:       2896k
2542  * 1024MB:      4096k
2543  * 2048MB:      5792k
2544  * 4096MB:      8192k
2545  * 8192MB:      11584k
2546  * 16384MB:     16384k
2547  */
2548 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2549 {
2550         unsigned long lowmem_kbytes;
2551
2552         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2553
2554         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2555         if (min_free_kbytes < 128)
2556                 min_free_kbytes = 128;
2557         if (min_free_kbytes > 65536)
2558                 min_free_kbytes = 65536;
2559         setup_per_zone_pages_min();
2560         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2561         return 0;
2562 }
2563 module_init(init_per_zone_pages_min)
2564
2565 /*
2566  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
2567  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2568  *      changes.
2569  */
2570 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2571         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2572 {
2573         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2574         setup_per_zone_pages_min();
2575         return 0;
2576 }
2577
2578 /*
2579  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2580  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2581  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2582  *
2583  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2584  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2585  * if in function of the boot time zone sizes.
2586  */
2587 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2588         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2589 {
2590         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2591         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2592         return 0;
2593 }
2594
2595 /*
2596  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2597  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2598  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2599  */
2600
2601 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2602         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2603 {
2604         struct zone *zone;
2605         unsigned int cpu;
2606         int ret;
2607
2608         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2609         if (!write || (ret == -EINVAL))
2610                 return ret;
2611         for_each_zone(zone) {
2612                 for_each_online_cpu(cpu) {
2613                         unsigned long  high;
2614                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2615                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2616                 }
2617         }
2618         return 0;
2619 }
2620
2621 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2622
2623 #ifdef CONFIG_NUMA
2624 static int __init set_hashdist(char *str)
2625 {
2626         if (!str)
2627                 return 0;
2628         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2629         return 1;
2630 }
2631 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2632 #endif
2633
2634 /*
2635  * allocate a large system hash table from bootmem
2636  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2637  *   quantity of entries
2638  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2639  */
2640 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2641                                      unsigned long bucketsize,
2642                                      unsigned long numentries,
2643                                      int scale,
2644                                      int flags,
2645                                      unsigned int *_hash_shift,
2646                                      unsigned int *_hash_mask,
2647                                      unsigned long limit)
2648 {
2649         unsigned long long max = limit;
2650         unsigned long log2qty, size;
2651         void *table = NULL;
2652
2653         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2654         if (!numentries) {
2655                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2656                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2657                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2658                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2659                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2660
2661                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2662                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2663                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2664                 else
2665                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2666         }
2667         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2668         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2669
2670         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2671         if (max == 0) {
2672                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2673                 do_div(max, bucketsize);
2674         }
2675
2676         if (numentries > max)
2677                 numentries = max;
2678
2679         log2qty = long_log2(numentries);
2680
2681         do {
2682                 size = bucketsize << log2qty;
2683                 if (flags & HASH_EARLY)
2684                         table = alloc_bootmem(size);
2685                 else if (hashdist)
2686                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2687                 else {
2688                         unsigned long order;
2689                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2690                                 ;
2691                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2692                 }
2693         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2694
2695         if (!table)
2696                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2697
2698         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2699                tablename,
2700                (1U << log2qty),
2701                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2702                size);
2703
2704         if (_hash_shift)
2705                 *_hash_shift = log2qty;
2706         if (_hash_mask)
2707                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2708
2709         return table;
2710 }