Merge master.kernel.org:/home/rmk/linux-2.6-mmc
[pandora-kernel.git] / 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
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include "internal.h"
42
43 /*
44  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
45  * initializer cleaner
46  */
47 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
48 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
49 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
50 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
51 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
52 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
53 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
54 long nr_swap_pages;
55
56 /*
57  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
58  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
59  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
60  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
61  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
62  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
63  */
64 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 32 };
65
66 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
67
68 /*
69  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
70  * id is encoded in the upper bits of page->flags
71  */
72 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
73 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
74
75 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "Normal", "HighMem" };
76 int min_free_kbytes = 1024;
77
78 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
79 unsigned long __initdata nr_all_pages;
80
81 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
82 {
83         int ret = 0;
84         unsigned seq;
85         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
86
87         do {
88                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
89                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
90                         ret = 1;
91                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
92                         ret = 1;
93         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
94
95         return ret;
96 }
97
98 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
99 {
100 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
101         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
102                 return 0;
103 #endif
104         if (zone != page_zone(page))
105                 return 0;
106
107         return 1;
108 }
109 /*
110  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
111  */
112 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
113 {
114         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
115                 return 1;
116         if (!page_is_consistent(zone, page))
117                 return 1;
118
119         return 0;
120 }
121
122 static void bad_page(const char *function, struct page *page)
123 {
124         printk(KERN_EMERG "Bad page state at %s (in process '%s', page %p)\n",
125                 function, current->comm, page);
126         printk(KERN_EMERG "flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
127                 (int)(2*sizeof(page_flags_t)), (unsigned long)page->flags,
128                 page->mapping, page_mapcount(page), page_count(page));
129         printk(KERN_EMERG "Backtrace:\n");
130         dump_stack();
131         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
132         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
133                         1 << PG_private |
134                         1 << PG_locked  |
135                         1 << PG_active  |
136                         1 << PG_dirty   |
137                         1 << PG_reclaim |
138                         1 << PG_slab    |
139                         1 << PG_swapcache |
140                         1 << PG_writeback |
141                         1 << PG_reserved );
142         set_page_count(page, 0);
143         reset_page_mapcount(page);
144         page->mapping = NULL;
145         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
146 }
147
148 #ifndef CONFIG_HUGETLB_PAGE
149 #define prep_compound_page(page, order) do { } while (0)
150 #define destroy_compound_page(page, order) do { } while (0)
151 #else
152 /*
153  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
154  *
155  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
156  *
157  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
158  *
159  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
160  * the head page (even the head page has this).
161  *
162  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
163  * compound page's put_page() function.
164  *
165  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
166  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
167  * may not be compound.
168  */
169 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
170 {
171         int i;
172         int nr_pages = 1 << order;
173
174         page[1].mapping = NULL;
175         page[1].index = order;
176         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
177                 struct page *p = page + i;
178
179                 SetPageCompound(p);
180                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
181         }
182 }
183
184 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
185 {
186         int i;
187         int nr_pages = 1 << order;
188
189         if (!PageCompound(page))
190                 return;
191
192         if (page[1].index != order)
193                 bad_page(__FUNCTION__, page);
194
195         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
196                 struct page *p = page + i;
197
198                 if (!PageCompound(p))
199                         bad_page(__FUNCTION__, page);
200                 if (page_private(p) != (unsigned long)page)
201                         bad_page(__FUNCTION__, page);
202                 ClearPageCompound(p);
203         }
204 }
205 #endif          /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
206
207 /*
208  * function for dealing with page's order in buddy system.
209  * zone->lock is already acquired when we use these.
210  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
211  */
212 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
213         return page_private(page);
214 }
215
216 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
217         set_page_private(page, order);
218         __SetPagePrivate(page);
219 }
220
221 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
222 {
223         __ClearPagePrivate(page);
224         set_page_private(page, 0);
225 }
226
227 /*
228  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
229  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
230  *
231  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
232  * the following equation:
233  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
234  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
235  * 1 buddy is #10:
236  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
237  *
238  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
239  * satisfies the following equation:
240  *     P = B & ~(1 << O)
241  *
242  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
243  */
244 static inline struct page *
245 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
246 {
247         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
248
249         return page + (buddy_idx - page_idx);
250 }
251
252 static inline unsigned long
253 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
254 {
255         return (page_idx & ~(1 << order));
256 }
257
258 /*
259  * This function checks whether a page is free && is the buddy
260  * we can do coalesce a page and its buddy if
261  * (a) the buddy is free &&
262  * (b) the buddy is on the buddy system &&
263  * (c) a page and its buddy have the same order.
264  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
265  *
266  */
267 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
268 {
269        if (PagePrivate(page)           &&
270            (page_order(page) == order) &&
271             page_count(page) == 0)
272                return 1;
273        return 0;
274 }
275
276 /*
277  * Freeing function for a buddy system allocator.
278  *
279  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
280  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
281  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
282  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
283  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
284  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
285  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
286  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
287  * parts of the VM system.
288  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
289  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
290  * order is recorded in page_private(page) field.
291  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
292  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
293  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
294  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
295  * triggers coalescing into a block of larger size.            
296  *
297  * -- wli
298  */
299
300 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page,
301                 struct zone *zone, unsigned int order)
302 {
303         unsigned long page_idx;
304         int order_size = 1 << order;
305
306         if (unlikely(order))
307                 destroy_compound_page(page, order);
308
309         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
310
311         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
312         BUG_ON(bad_range(zone, page));
313
314         zone->free_pages += order_size;
315         while (order < MAX_ORDER-1) {
316                 unsigned long combined_idx;
317                 struct free_area *area;
318                 struct page *buddy;
319
320                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
321                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
322
323                 if (bad_range(zone, buddy))
324                         break;
325                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
326                         break;          /* Move the buddy up one level. */
327                 list_del(&buddy->lru);
328                 area = zone->free_area + order;
329                 area->nr_free--;
330                 rmv_page_order(buddy);
331                 page = page + (combined_idx - page_idx);
332                 page_idx = combined_idx;
333                 order++;
334         }
335         set_page_order(page, order);
336         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
337         zone->free_area[order].nr_free++;
338 }
339
340 static inline void free_pages_check(const char *function, struct page *page)
341 {
342         if (    page_mapcount(page) ||
343                 page->mapping != NULL ||
344                 page_count(page) != 0 ||
345                 (page->flags & (
346                         1 << PG_lru     |
347                         1 << PG_private |
348                         1 << PG_locked  |
349                         1 << PG_active  |
350                         1 << PG_reclaim |
351                         1 << PG_slab    |
352                         1 << PG_swapcache |
353                         1 << PG_writeback |
354                         1 << PG_reserved )))
355                 bad_page(function, page);
356         if (PageDirty(page))
357                 __ClearPageDirty(page);
358 }
359
360 /*
361  * Frees a list of pages. 
362  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
363  * count is the number of pages to free.
364  *
365  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
366  * see if this freeing clears that state.
367  *
368  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
369  * pinned" detection logic.
370  */
371 static int
372 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
373                 struct list_head *list, unsigned int order)
374 {
375         unsigned long flags;
376         struct page *page = NULL;
377         int ret = 0;
378
379         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
380         zone->all_unreclaimable = 0;
381         zone->pages_scanned = 0;
382         while (!list_empty(list) && count--) {
383                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
384                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
385                 list_del(&page->lru);
386                 __free_pages_bulk(page, zone, order);
387                 ret++;
388         }
389         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
390         return ret;
391 }
392
393 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
394 {
395         LIST_HEAD(list);
396         int i;
397
398         arch_free_page(page, order);
399
400         mod_page_state(pgfree, 1 << order);
401
402 #ifndef CONFIG_MMU
403         if (order > 0)
404                 for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
405                         __put_page(page + i);
406 #endif
407
408         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
409                 free_pages_check(__FUNCTION__, page + i);
410         list_add(&page->lru, &list);
411         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
412         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
413 }
414
415
416 /*
417  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
418  * Please do not alter this order without good reasons and regression
419  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
420  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
421  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
422  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
423  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
424  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
425  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
426  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
427  *
428  * -- wli
429  */
430 static inline struct page *
431 expand(struct zone *zone, struct page *page,
432         int low, int high, struct free_area *area)
433 {
434         unsigned long size = 1 << high;
435
436         while (high > low) {
437                 area--;
438                 high--;
439                 size >>= 1;
440                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
441                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
442                 area->nr_free++;
443                 set_page_order(&page[size], high);
444         }
445         return page;
446 }
447
448 void set_page_refs(struct page *page, int order)
449 {
450 #ifdef CONFIG_MMU
451         set_page_count(page, 1);
452 #else
453         int i;
454
455         /*
456          * We need to reference all the pages for this order, otherwise if
457          * anyone accesses one of the pages with (get/put) it will be freed.
458          * - eg: access_process_vm()
459          */
460         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
461                 set_page_count(page + i, 1);
462 #endif /* CONFIG_MMU */
463 }
464
465 /*
466  * This page is about to be returned from the page allocator
467  */
468 static void prep_new_page(struct page *page, int order)
469 {
470         if (    page_mapcount(page) ||
471                 page->mapping != NULL ||
472                 page_count(page) != 0 ||
473                 (page->flags & (
474                         1 << PG_lru     |
475                         1 << PG_private |
476                         1 << PG_locked  |
477                         1 << PG_active  |
478                         1 << PG_dirty   |
479                         1 << PG_reclaim |
480                         1 << PG_slab    |
481                         1 << PG_swapcache |
482                         1 << PG_writeback |
483                         1 << PG_reserved )))
484                 bad_page(__FUNCTION__, page);
485
486         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
487                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
488                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
489         set_page_private(page, 0);
490         set_page_refs(page, order);
491         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
492 }
493
494 /* 
495  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
496  * Call me with the zone->lock already held.
497  */
498 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
499 {
500         struct free_area * area;
501         unsigned int current_order;
502         struct page *page;
503
504         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
505                 area = zone->free_area + current_order;
506                 if (list_empty(&area->free_list))
507                         continue;
508
509                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
510                 list_del(&page->lru);
511                 rmv_page_order(page);
512                 area->nr_free--;
513                 zone->free_pages -= 1UL << order;
514                 return expand(zone, page, order, current_order, area);
515         }
516
517         return NULL;
518 }
519
520 /* 
521  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
522  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
523  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
524  */
525 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
526                         unsigned long count, struct list_head *list)
527 {
528         unsigned long flags;
529         int i;
530         int allocated = 0;
531         struct page *page;
532         
533         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
534         for (i = 0; i < count; ++i) {
535                 page = __rmqueue(zone, order);
536                 if (page == NULL)
537                         break;
538                 allocated++;
539                 list_add_tail(&page->lru, list);
540         }
541         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
542         return allocated;
543 }
544
545 #ifdef CONFIG_NUMA
546 /* Called from the slab reaper to drain remote pagesets */
547 void drain_remote_pages(void)
548 {
549         struct zone *zone;
550         int i;
551         unsigned long flags;
552
553         local_irq_save(flags);
554         for_each_zone(zone) {
555                 struct per_cpu_pageset *pset;
556
557                 /* Do not drain local pagesets */
558                 if (zone->zone_pgdat->node_id == numa_node_id())
559                         continue;
560
561                 pset = zone->pageset[smp_processor_id()];
562                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
563                         struct per_cpu_pages *pcp;
564
565                         pcp = &pset->pcp[i];
566                         if (pcp->count)
567                                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
568                                                 &pcp->list, 0);
569                 }
570         }
571         local_irq_restore(flags);
572 }
573 #endif
574
575 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
576 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
577 {
578         struct zone *zone;
579         int i;
580
581         for_each_zone(zone) {
582                 struct per_cpu_pageset *pset;
583
584                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
585                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
586                         struct per_cpu_pages *pcp;
587
588                         pcp = &pset->pcp[i];
589                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
590                                                 &pcp->list, 0);
591                 }
592         }
593 }
594 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
595
596 #ifdef CONFIG_PM
597
598 void mark_free_pages(struct zone *zone)
599 {
600         unsigned long zone_pfn, flags;
601         int order;
602         struct list_head *curr;
603
604         if (!zone->spanned_pages)
605                 return;
606
607         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
608         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
609                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
610
611         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
612                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
613                         unsigned long start_pfn, i;
614
615                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
616
617                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
618                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
619         }
620         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
621 }
622
623 /*
624  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
625  */
626 void drain_local_pages(void)
627 {
628         unsigned long flags;
629
630         local_irq_save(flags);  
631         __drain_pages(smp_processor_id());
632         local_irq_restore(flags);       
633 }
634 #endif /* CONFIG_PM */
635
636 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z)
637 {
638 #ifdef CONFIG_NUMA
639         unsigned long flags;
640         int cpu;
641         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
642         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
643         struct per_cpu_pageset *p;
644
645         local_irq_save(flags);
646         cpu = smp_processor_id();
647         p = zone_pcp(z,cpu);
648         if (pg == orig) {
649                 p->numa_hit++;
650         } else {
651                 p->numa_miss++;
652                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
653         }
654         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
655                 p->local_node++;
656         else
657                 p->other_node++;
658         local_irq_restore(flags);
659 #endif
660 }
661
662 /*
663  * Free a 0-order page
664  */
665 static void FASTCALL(free_hot_cold_page(struct page *page, int cold));
666 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
667 {
668         struct zone *zone = page_zone(page);
669         struct per_cpu_pages *pcp;
670         unsigned long flags;
671
672         arch_free_page(page, 0);
673
674         kernel_map_pages(page, 1, 0);
675         inc_page_state(pgfree);
676         if (PageAnon(page))
677                 page->mapping = NULL;
678         free_pages_check(__FUNCTION__, page);
679         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
680         local_irq_save(flags);
681         list_add(&page->lru, &pcp->list);
682         pcp->count++;
683         if (pcp->count >= pcp->high)
684                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
685         local_irq_restore(flags);
686         put_cpu();
687 }
688
689 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
690 {
691         free_hot_cold_page(page, 0);
692 }
693         
694 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
695 {
696         free_hot_cold_page(page, 1);
697 }
698
699 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
700 {
701         int i;
702
703         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
704         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
705                 clear_highpage(page + i);
706 }
707
708 /*
709  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
710  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
711  * or two.
712  */
713 static struct page *
714 buffered_rmqueue(struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
715 {
716         unsigned long flags;
717         struct page *page = NULL;
718         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
719
720         if (order == 0) {
721                 struct per_cpu_pages *pcp;
722
723                 pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
724                 local_irq_save(flags);
725                 if (pcp->count <= pcp->low)
726                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
727                                                 pcp->batch, &pcp->list);
728                 if (pcp->count) {
729                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
730                         list_del(&page->lru);
731                         pcp->count--;
732                 }
733                 local_irq_restore(flags);
734                 put_cpu();
735         }
736
737         if (page == NULL) {
738                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
739                 page = __rmqueue(zone, order);
740                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
741         }
742
743         if (page != NULL) {
744                 BUG_ON(bad_range(zone, page));
745                 mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
746                 prep_new_page(page, order);
747
748                 if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
749                         prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
750
751                 if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
752                         prep_compound_page(page, order);
753         }
754         return page;
755 }
756
757 /*
758  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
759  * of the allocation.
760  */
761 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
762                       int classzone_idx, int can_try_harder, gfp_t gfp_high)
763 {
764         /* free_pages my go negative - that's OK */
765         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
766         int o;
767
768         if (gfp_high)
769                 min -= min / 2;
770         if (can_try_harder)
771                 min -= min / 4;
772
773         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
774                 return 0;
775         for (o = 0; o < order; o++) {
776                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
777                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
778
779                 /* Require fewer higher order pages to be free */
780                 min >>= 1;
781
782                 if (free_pages <= min)
783                         return 0;
784         }
785         return 1;
786 }
787
788 static inline int
789 should_reclaim_zone(struct zone *z, gfp_t gfp_mask)
790 {
791         if (!z->reclaim_pages)
792                 return 0;
793         if (gfp_mask & __GFP_NORECLAIM)
794                 return 0;
795         return 1;
796 }
797
798 /*
799  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
800  */
801 struct page * fastcall
802 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
803                 struct zonelist *zonelist)
804 {
805         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
806         struct zone **zones, *z;
807         struct page *page;
808         struct reclaim_state reclaim_state;
809         struct task_struct *p = current;
810         int i;
811         int classzone_idx;
812         int do_retry;
813         int can_try_harder;
814         int did_some_progress;
815
816         might_sleep_if(wait);
817
818         /*
819          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
820          * cannot run direct reclaim, or is the caller has realtime scheduling
821          * policy
822          */
823         can_try_harder = (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait;
824
825         zones = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
826
827         if (unlikely(zones[0] == NULL)) {
828                 /* Should this ever happen?? */
829                 return NULL;
830         }
831
832         classzone_idx = zone_idx(zones[0]);
833
834 restart:
835         /*
836          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
837          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
838          */
839         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
840                 int do_reclaim = should_reclaim_zone(z, gfp_mask);
841
842                 if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
843                         continue;
844
845                 /*
846                  * If the zone is to attempt early page reclaim then this loop
847                  * will try to reclaim pages and check the watermark a second
848                  * time before giving up and falling back to the next zone.
849                  */
850 zone_reclaim_retry:
851                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_low,
852                                        classzone_idx, 0, 0)) {
853                         if (!do_reclaim)
854                                 continue;
855                         else {
856                                 zone_reclaim(z, gfp_mask, order);
857                                 /* Only try reclaim once */
858                                 do_reclaim = 0;
859                                 goto zone_reclaim_retry;
860                         }
861                 }
862
863                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
864                 if (page)
865                         goto got_pg;
866         }
867
868         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++)
869                 wakeup_kswapd(z, order);
870
871         /*
872          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
873          * coming from realtime tasks to go deeper into reserves
874          *
875          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
876          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
877          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
878          */
879         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
880                 if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
881                                        classzone_idx, can_try_harder,
882                                        gfp_mask & __GFP_HIGH))
883                         continue;
884
885                 if (wait && !cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
886                         continue;
887
888                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
889                 if (page)
890                         goto got_pg;
891         }
892
893         /* This allocation should allow future memory freeing. */
894
895         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
896                         && !in_interrupt()) {
897                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
898                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
899                         for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
900                                 if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
901                                         continue;
902                                 page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
903                                 if (page)
904                                         goto got_pg;
905                         }
906                 }
907                 goto nopage;
908         }
909
910         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
911         if (!wait)
912                 goto nopage;
913
914 rebalance:
915         cond_resched();
916
917         /* We now go into synchronous reclaim */
918         p->flags |= PF_MEMALLOC;
919         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
920         p->reclaim_state = &reclaim_state;
921
922         did_some_progress = try_to_free_pages(zones, gfp_mask);
923
924         p->reclaim_state = NULL;
925         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
926
927         cond_resched();
928
929         if (likely(did_some_progress)) {
930                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
931                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_min,
932                                                classzone_idx, can_try_harder,
933                                                gfp_mask & __GFP_HIGH))
934                                 continue;
935
936                         if (!cpuset_zone_allowed(z, gfp_mask))
937                                 continue;
938
939                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
940                         if (page)
941                                 goto got_pg;
942                 }
943         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
944                 /*
945                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
946                  * very high watermark here, this is only to catch
947                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
948                  * under heavy pressure.
949                  */
950                 for (i = 0; (z = zones[i]) != NULL; i++) {
951                         if (!zone_watermark_ok(z, order, z->pages_high,
952                                                classzone_idx, 0, 0))
953                                 continue;
954
955                         if (!cpuset_zone_allowed(z, __GFP_HARDWALL))
956                                 continue;
957
958                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
959                         if (page)
960                                 goto got_pg;
961                 }
962
963                 out_of_memory(gfp_mask, order);
964                 goto restart;
965         }
966
967         /*
968          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
969          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
970          *
971          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
972          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
973          */
974         do_retry = 0;
975         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
976                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
977                         do_retry = 1;
978                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
979                         do_retry = 1;
980         }
981         if (do_retry) {
982                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
983                 goto rebalance;
984         }
985
986 nopage:
987         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
988                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
989                         " order:%d, mode:0x%x\n",
990                         p->comm, order, gfp_mask);
991                 dump_stack();
992                 show_mem();
993         }
994         return NULL;
995 got_pg:
996         zone_statistics(zonelist, z);
997         return page;
998 }
999
1000 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1001
1002 /*
1003  * Common helper functions.
1004  */
1005 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1006 {
1007         struct page * page;
1008         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1009         if (!page)
1010                 return 0;
1011         return (unsigned long) page_address(page);
1012 }
1013
1014 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1015
1016 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1017 {
1018         struct page * page;
1019
1020         /*
1021          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1022          * a highmem page
1023          */
1024         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1025
1026         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1027         if (page)
1028                 return (unsigned long) page_address(page);
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1033
1034 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1035 {
1036         int i = pagevec_count(pvec);
1037
1038         while (--i >= 0)
1039                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1040 }
1041
1042 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1043 {
1044         if (put_page_testzero(page)) {
1045                 if (order == 0)
1046                         free_hot_page(page);
1047                 else
1048                         __free_pages_ok(page, order);
1049         }
1050 }
1051
1052 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1053
1054 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1055 {
1056         if (addr != 0) {
1057                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1058                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1059         }
1060 }
1061
1062 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1063
1064 /*
1065  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1066  */
1067 unsigned int nr_free_pages(void)
1068 {
1069         unsigned int sum = 0;
1070         struct zone *zone;
1071
1072         for_each_zone(zone)
1073                 sum += zone->free_pages;
1074
1075         return sum;
1076 }
1077
1078 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1079
1080 #ifdef CONFIG_NUMA
1081 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1082 {
1083         unsigned int i, sum = 0;
1084
1085         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1086                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1087
1088         return sum;
1089 }
1090 #endif
1091
1092 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1093 {
1094         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1095         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1096         unsigned int sum = 0;
1097
1098         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1099         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1100         struct zone *zone;
1101
1102         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1103                 unsigned long size = zone->present_pages;
1104                 unsigned long high = zone->pages_high;
1105                 if (size > high)
1106                         sum += size - high;
1107         }
1108
1109         return sum;
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1114  */
1115 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1116 {
1117         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1122  */
1123 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1124 {
1125         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1126 }
1127
1128 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1129 unsigned int nr_free_highpages (void)
1130 {
1131         pg_data_t *pgdat;
1132         unsigned int pages = 0;
1133
1134         for_each_pgdat(pgdat)
1135                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1136
1137         return pages;
1138 }
1139 #endif
1140
1141 #ifdef CONFIG_NUMA
1142 static void show_node(struct zone *zone)
1143 {
1144         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1145 }
1146 #else
1147 #define show_node(zone) do { } while (0)
1148 #endif
1149
1150 /*
1151  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1152  * The result is unavoidably approximate - it can change
1153  * during and after execution of this function.
1154  */
1155 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1156
1157 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1158 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1159 #ifdef CONFIG_SMP
1160 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1161 #endif
1162
1163 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1164 {
1165         int cpu = 0;
1166
1167         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1168         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1169
1170         cpu = first_cpu(*cpumask);
1171         while (cpu < NR_CPUS) {
1172                 unsigned long *in, *out, off;
1173
1174                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1175
1176                 cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1177
1178                 if (cpu < NR_CPUS)
1179                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
1180
1181                 out = (unsigned long *)ret;
1182                 for (off = 0; off < nr; off++)
1183                         *out++ += *in++;
1184         }
1185 }
1186
1187 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1188 {
1189         int nr;
1190         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1191
1192         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1193         nr /= sizeof(unsigned long);
1194
1195         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1196 }
1197
1198 void get_page_state(struct page_state *ret)
1199 {
1200         int nr;
1201         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1202
1203         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1204         nr /= sizeof(unsigned long);
1205
1206         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1207 }
1208
1209 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1210 {
1211         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1212
1213         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1214 }
1215
1216 unsigned long __read_page_state(unsigned long offset)
1217 {
1218         unsigned long ret = 0;
1219         int cpu;
1220
1221         for_each_online_cpu(cpu) {
1222                 unsigned long in;
1223
1224                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1225                 ret += *((unsigned long *)in);
1226         }
1227         return ret;
1228 }
1229
1230 void __mod_page_state(unsigned long offset, unsigned long delta)
1231 {
1232         unsigned long flags;
1233         void* ptr;
1234
1235         local_irq_save(flags);
1236         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1237         *(unsigned long*)(ptr + offset) += delta;
1238         local_irq_restore(flags);
1239 }
1240
1241 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state);
1242
1243 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1244                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1245 {
1246         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1247         int i;
1248
1249         *active = 0;
1250         *inactive = 0;
1251         *free = 0;
1252         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1253                 *active += zones[i].nr_active;
1254                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1255                 *free += zones[i].free_pages;
1256         }
1257 }
1258
1259 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1260                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1261 {
1262         struct pglist_data *pgdat;
1263
1264         *active = 0;
1265         *inactive = 0;
1266         *free = 0;
1267         for_each_pgdat(pgdat) {
1268                 unsigned long l, m, n;
1269                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1270                 *active += l;
1271                 *inactive += m;
1272                 *free += n;
1273         }
1274 }
1275
1276 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1277 {
1278         val->totalram = totalram_pages;
1279         val->sharedram = 0;
1280         val->freeram = nr_free_pages();
1281         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1282 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1283         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1284         val->freehigh = nr_free_highpages();
1285 #else
1286         val->totalhigh = 0;
1287         val->freehigh = 0;
1288 #endif
1289         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1290 }
1291
1292 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1293
1294 #ifdef CONFIG_NUMA
1295 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1296 {
1297         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1298
1299         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1300         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1301         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1302         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1303         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1304 }
1305 #endif
1306
1307 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1308
1309 /*
1310  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1311  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1312  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1313  */
1314 void show_free_areas(void)
1315 {
1316         struct page_state ps;
1317         int cpu, temperature;
1318         unsigned long active;
1319         unsigned long inactive;
1320         unsigned long free;
1321         struct zone *zone;
1322
1323         for_each_zone(zone) {
1324                 show_node(zone);
1325                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1326
1327                 if (!zone->present_pages) {
1328                         printk(" empty\n");
1329                         continue;
1330                 } else
1331                         printk("\n");
1332
1333                 for_each_online_cpu(cpu) {
1334                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1335
1336                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1337
1338                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1339                                 printk("cpu %d %s: low %d, high %d, batch %d used:%d\n",
1340                                         cpu,
1341                                         temperature ? "cold" : "hot",
1342                                         pageset->pcp[temperature].low,
1343                                         pageset->pcp[temperature].high,
1344                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1345                                         pageset->pcp[temperature].count);
1346                 }
1347         }
1348
1349         get_page_state(&ps);
1350         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1351
1352         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1353                 K(nr_free_pages()),
1354                 K(nr_free_highpages()));
1355
1356         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1357                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1358                 active,
1359                 inactive,
1360                 ps.nr_dirty,
1361                 ps.nr_writeback,
1362                 ps.nr_unstable,
1363                 nr_free_pages(),
1364                 ps.nr_slab,
1365                 ps.nr_mapped,
1366                 ps.nr_page_table_pages);
1367
1368         for_each_zone(zone) {
1369                 int i;
1370
1371                 show_node(zone);
1372                 printk("%s"
1373                         " free:%lukB"
1374                         " min:%lukB"
1375                         " low:%lukB"
1376                         " high:%lukB"
1377                         " active:%lukB"
1378                         " inactive:%lukB"
1379                         " present:%lukB"
1380                         " pages_scanned:%lu"
1381                         " all_unreclaimable? %s"
1382                         "\n",
1383                         zone->name,
1384                         K(zone->free_pages),
1385                         K(zone->pages_min),
1386                         K(zone->pages_low),
1387                         K(zone->pages_high),
1388                         K(zone->nr_active),
1389                         K(zone->nr_inactive),
1390                         K(zone->present_pages),
1391                         zone->pages_scanned,
1392                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1393                         );
1394                 printk("lowmem_reserve[]:");
1395                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1396                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1397                 printk("\n");
1398         }
1399
1400         for_each_zone(zone) {
1401                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1402
1403                 show_node(zone);
1404                 printk("%s: ", zone->name);
1405                 if (!zone->present_pages) {
1406                         printk("empty\n");
1407                         continue;
1408                 }
1409
1410                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1411                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1412                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1413                         total += nr << order;
1414                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1415                 }
1416                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1417                 printk("= %lukB\n", K(total));
1418         }
1419
1420         show_swap_cache_info();
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Builds allocation fallback zone lists.
1425  */
1426 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1427 {
1428         switch (k) {
1429                 struct zone *zone;
1430         default:
1431                 BUG();
1432         case ZONE_HIGHMEM:
1433                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1434                 if (zone->present_pages) {
1435 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1436                         BUG();
1437 #endif
1438                         zonelist->zones[j++] = zone;
1439                 }
1440         case ZONE_NORMAL:
1441                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1442                 if (zone->present_pages)
1443                         zonelist->zones[j++] = zone;
1444         case ZONE_DMA:
1445                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1446                 if (zone->present_pages)
1447                         zonelist->zones[j++] = zone;
1448         }
1449
1450         return j;
1451 }
1452
1453 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1454 {
1455         int res = ZONE_NORMAL;
1456         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1457                 res = ZONE_HIGHMEM;
1458         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1459                 res = ZONE_DMA;
1460         return res;
1461 }
1462
1463 #ifdef CONFIG_NUMA
1464 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1465 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1466 /**
1467  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1468  * @node: node whose fallback list we're appending
1469  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1470  *
1471  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1472  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1473  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1474  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1475  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1476  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1477  * on them otherwise.
1478  * It returns -1 if no node is found.
1479  */
1480 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1481 {
1482         int i, n, val;
1483         int min_val = INT_MAX;
1484         int best_node = -1;
1485
1486         for_each_online_node(i) {
1487                 cpumask_t tmp;
1488
1489                 /* Start from local node */
1490                 n = (node+i) % num_online_nodes();
1491
1492                 /* Don't want a node to appear more than once */
1493                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1494                         continue;
1495
1496                 /* Use the local node if we haven't already */
1497                 if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1498                         best_node = node;
1499                         break;
1500                 }
1501
1502                 /* Use the distance array to find the distance */
1503                 val = node_distance(node, n);
1504
1505                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1506                 tmp = node_to_cpumask(n);
1507                 if (!cpus_empty(tmp))
1508                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1509
1510                 /* Slight preference for less loaded node */
1511                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1512                 val += node_load[n];
1513
1514                 if (val < min_val) {
1515                         min_val = val;
1516                         best_node = n;
1517                 }
1518         }
1519
1520         if (best_node >= 0)
1521                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1522
1523         return best_node;
1524 }
1525
1526 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1527 {
1528         int i, j, k, node, local_node;
1529         int prev_node, load;
1530         struct zonelist *zonelist;
1531         nodemask_t used_mask;
1532
1533         /* initialize zonelists */
1534         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1535                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1536                 zonelist->zones[0] = NULL;
1537         }
1538
1539         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1540         local_node = pgdat->node_id;
1541         load = num_online_nodes();
1542         prev_node = local_node;
1543         nodes_clear(used_mask);
1544         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1545                 /*
1546                  * We don't want to pressure a particular node.
1547                  * So adding penalty to the first node in same
1548                  * distance group to make it round-robin.
1549                  */
1550                 if (node_distance(local_node, node) !=
1551                                 node_distance(local_node, prev_node))
1552                         node_load[node] += load;
1553                 prev_node = node;
1554                 load--;
1555                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1556                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1557                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1558
1559                         k = highest_zone(i);
1560
1561                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1562                         zonelist->zones[j] = NULL;
1563                 }
1564         }
1565 }
1566
1567 #else   /* CONFIG_NUMA */
1568
1569 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1570 {
1571         int i, j, k, node, local_node;
1572
1573         local_node = pgdat->node_id;
1574         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1575                 struct zonelist *zonelist;
1576
1577                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1578
1579                 j = 0;
1580                 k = highest_zone(i);
1581                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1582                 /*
1583                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1584                  * of all the other nodes.
1585                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1586                  * building the zones for node N, we make sure that the
1587                  * zones coming right after the local ones are those from
1588                  * node N+1 (modulo N)
1589                  */
1590                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1591                         if (!node_online(node))
1592                                 continue;
1593                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1594                 }
1595                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1596                         if (!node_online(node))
1597                                 continue;
1598                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1599                 }
1600
1601                 zonelist->zones[j] = NULL;
1602         }
1603 }
1604
1605 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1606
1607 void __init build_all_zonelists(void)
1608 {
1609         int i;
1610
1611         for_each_online_node(i)
1612                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1613         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1614         cpuset_init_current_mems_allowed();
1615 }
1616
1617 /*
1618  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1619  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1620  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1621  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1622  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1623  * conservative, even though it seems large.
1624  *
1625  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1626  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1627  */
1628 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1629
1630 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1631 {
1632         unsigned long size = 1;
1633
1634         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1635
1636         while (size < pages)
1637                 size <<= 1;
1638
1639         /*
1640          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1641          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1642          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1643          */
1644         size = min(size, 4096UL);
1645
1646         return max(size, 4UL);
1647 }
1648
1649 /*
1650  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1651  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1652  * hash function before the remainder is taken.
1653  */
1654 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1655 {
1656         return ffz(~size);
1657 }
1658
1659 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1660
1661 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1662                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1663 {
1664         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1665         int i;
1666
1667         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1668                 totalpages += zones_size[i];
1669         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1670
1671         realtotalpages = totalpages;
1672         if (zholes_size)
1673                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1674                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1675         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1676         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1677 }
1678
1679
1680 /*
1681  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1682  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1683  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1684  */
1685 void __devinit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1686                 unsigned long start_pfn)
1687 {
1688         struct page *page;
1689         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1690         unsigned long pfn;
1691
1692         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++, page++) {
1693                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1694                         continue;
1695                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1696                         continue;
1697                 page = pfn_to_page(pfn);
1698                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1699                 set_page_count(page, 1);
1700                 reset_page_mapcount(page);
1701                 SetPageReserved(page);
1702                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1703 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1704                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1705                 if (!is_highmem_idx(zone))
1706                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1707 #endif
1708         }
1709 }
1710
1711 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1712                                 unsigned long size)
1713 {
1714         int order;
1715         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1716                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1717                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1718         }
1719 }
1720
1721 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1722 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1723                 unsigned long size)
1724 {
1725         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1726         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1727
1728         if (FLAGS_HAS_NODE)
1729                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1730         else
1731                 for (; snum <= end; snum++)
1732                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1733 }
1734
1735 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1736 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1737         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1738 #endif
1739
1740 static int __devinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1741 {
1742         int batch;
1743
1744         /*
1745          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1746          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1747          *
1748          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1749          */
1750         batch = zone->present_pages / 1024;
1751         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1752                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1753         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1754         if (batch < 1)
1755                 batch = 1;
1756
1757         /*
1758          * We will be trying to allcoate bigger chunks of contiguous
1759          * memory of the order of fls(batch).  This should result in
1760          * better cache coloring.
1761          *
1762          * A sanity check also to ensure that batch is still in limits.
1763          */
1764         batch = (1 << fls(batch + batch/2));
1765
1766         if (fls(batch) >= (PAGE_SHIFT + MAX_ORDER - 2))
1767                 batch = PAGE_SHIFT + ((MAX_ORDER - 1 - PAGE_SHIFT)/2);
1768
1769         return batch;
1770 }
1771
1772 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1773 {
1774         struct per_cpu_pages *pcp;
1775
1776         memset(p, 0, sizeof(*p));
1777
1778         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1779         pcp->count = 0;
1780         pcp->low = 0;
1781         pcp->high = 6 * batch;
1782         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1783         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1784
1785         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1786         pcp->count = 0;
1787         pcp->low = 0;
1788         pcp->high = 2 * batch;
1789         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1790         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1791 }
1792
1793 #ifdef CONFIG_NUMA
1794 /*
1795  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1796  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1797  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1798  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1799  * with interrupts disabled.
1800  *
1801  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1802  *
1803  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1804  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1805  * hotplugged processors.
1806  *
1807  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1808  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1809  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1810  */
1811 static struct per_cpu_pageset
1812         boot_pageset[NR_CPUS];
1813
1814 /*
1815  * Dynamically allocate memory for the
1816  * per cpu pageset array in struct zone.
1817  */
1818 static int __devinit process_zones(int cpu)
1819 {
1820         struct zone *zone, *dzone;
1821
1822         for_each_zone(zone) {
1823
1824                 zone->pageset[cpu] = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1825                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1826                 if (!zone->pageset[cpu])
1827                         goto bad;
1828
1829                 setup_pageset(zone->pageset[cpu], zone_batchsize(zone));
1830         }
1831
1832         return 0;
1833 bad:
1834         for_each_zone(dzone) {
1835                 if (dzone == zone)
1836                         break;
1837                 kfree(dzone->pageset[cpu]);
1838                 dzone->pageset[cpu] = NULL;
1839         }
1840         return -ENOMEM;
1841 }
1842
1843 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1844 {
1845 #ifdef CONFIG_NUMA
1846         struct zone *zone;
1847
1848         for_each_zone(zone) {
1849                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1850
1851                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1852                 kfree(pset);
1853         }
1854 #endif
1855 }
1856
1857 static int __devinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1858                 unsigned long action,
1859                 void *hcpu)
1860 {
1861         int cpu = (long)hcpu;
1862         int ret = NOTIFY_OK;
1863
1864         switch (action) {
1865                 case CPU_UP_PREPARE:
1866                         if (process_zones(cpu))
1867                                 ret = NOTIFY_BAD;
1868                         break;
1869 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1870                 case CPU_DEAD:
1871                         free_zone_pagesets(cpu);
1872                         break;
1873 #endif
1874                 default:
1875                         break;
1876         }
1877         return ret;
1878 }
1879
1880 static struct notifier_block pageset_notifier =
1881         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1882
1883 void __init setup_per_cpu_pageset()
1884 {
1885         int err;
1886
1887         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1888          * A cpuup callback will do this for every cpu
1889          * as it comes online
1890          */
1891         err = process_zones(smp_processor_id());
1892         BUG_ON(err);
1893         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1894 }
1895
1896 #endif
1897
1898 static __devinit
1899 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1900 {
1901         int i;
1902         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1903
1904         /*
1905          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1906          * per zone.
1907          */
1908         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1909         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1910         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1911                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1912                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1913
1914         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1915                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1916 }
1917
1918 static __devinit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1919 {
1920         int cpu;
1921         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1922
1923         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1924 #ifdef CONFIG_NUMA
1925                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1926                 zone->pageset[cpu] = &boot_pageset[cpu];
1927                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1928 #else
1929                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1930 #endif
1931         }
1932         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1933                 zone->name, zone->present_pages, batch);
1934 }
1935
1936 static __devinit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1937                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
1938 {
1939         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1940
1941         zone_wait_table_init(zone, size);
1942         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1943
1944         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
1945         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1946
1947         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1948
1949         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1950 }
1951
1952 /*
1953  * Set up the zone data structures:
1954  *   - mark all pages reserved
1955  *   - mark all memory queues empty
1956  *   - clear the memory bitmaps
1957  */
1958 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1959                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1960 {
1961         unsigned long j;
1962         int nid = pgdat->node_id;
1963         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1964
1965         pgdat_resize_init(pgdat);
1966         pgdat->nr_zones = 0;
1967         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1968         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1969         
1970         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1971                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1972                 unsigned long size, realsize;
1973
1974                 realsize = size = zones_size[j];
1975                 if (zholes_size)
1976                         realsize -= zholes_size[j];
1977
1978                 if (j == ZONE_DMA || j == ZONE_NORMAL)
1979                         nr_kernel_pages += realsize;
1980                 nr_all_pages += realsize;
1981
1982                 zone->spanned_pages = size;
1983                 zone->present_pages = realsize;
1984                 zone->name = zone_names[j];
1985                 spin_lock_init(&zone->lock);
1986                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1987                 zone_seqlock_init(zone);
1988                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1989                 zone->free_pages = 0;
1990
1991                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1992
1993                 zone_pcp_init(zone);
1994                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
1995                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
1996                 zone->nr_scan_active = 0;
1997                 zone->nr_scan_inactive = 0;
1998                 zone->nr_active = 0;
1999                 zone->nr_inactive = 0;
2000                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2001                 if (!size)
2002                         continue;
2003
2004                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2005                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2006                 zone_start_pfn += size;
2007         }
2008 }
2009
2010 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2011 {
2012         /* Skip empty nodes */
2013         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2014                 return;
2015
2016 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2017         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2018         if (!pgdat->node_mem_map) {
2019                 unsigned long size;
2020                 struct page *map;
2021
2022                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2023                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2024                 if (!map)
2025                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2026                 pgdat->node_mem_map = map;
2027         }
2028 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2029         /*
2030          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2031          */
2032         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2033                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2034 #endif
2035 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2036 }
2037
2038 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2039                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2040                 unsigned long *zholes_size)
2041 {
2042         pgdat->node_id = nid;
2043         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2044         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2045
2046         alloc_node_mem_map(pgdat);
2047
2048         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2049 }
2050
2051 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2052 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2053 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2054
2055 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2056 #endif
2057
2058 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2059 {
2060         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2061                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2062 }
2063
2064 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2065
2066 #include <linux/seq_file.h>
2067
2068 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2069 {
2070         pg_data_t *pgdat;
2071         loff_t node = *pos;
2072
2073         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2074                 --node;
2075
2076         return pgdat;
2077 }
2078
2079 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2080 {
2081         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2082
2083         (*pos)++;
2084         return pgdat->pgdat_next;
2085 }
2086
2087 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2088 {
2089 }
2090
2091 /* 
2092  * This walks the free areas for each zone.
2093  */
2094 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2095 {
2096         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2097         struct zone *zone;
2098         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2099         unsigned long flags;
2100         int order;
2101
2102         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2103                 if (!zone->present_pages)
2104                         continue;
2105
2106                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2107                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2108                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2109                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2110                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2111                 seq_putc(m, '\n');
2112         }
2113         return 0;
2114 }
2115
2116 struct seq_operations fragmentation_op = {
2117         .start  = frag_start,
2118         .next   = frag_next,
2119         .stop   = frag_stop,
2120         .show   = frag_show,
2121 };
2122
2123 /*
2124  * Output information about zones in @pgdat.
2125  */
2126 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2127 {
2128         pg_data_t *pgdat = arg;
2129         struct zone *zone;
2130         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2131         unsigned long flags;
2132
2133         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2134                 int i;
2135
2136                 if (!zone->present_pages)
2137                         continue;
2138
2139                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2140                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2141                 seq_printf(m,
2142                            "\n  pages free     %lu"
2143                            "\n        min      %lu"
2144                            "\n        low      %lu"
2145                            "\n        high     %lu"
2146                            "\n        active   %lu"
2147                            "\n        inactive %lu"
2148                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2149                            "\n        spanned  %lu"
2150                            "\n        present  %lu",
2151                            zone->free_pages,
2152                            zone->pages_min,
2153                            zone->pages_low,
2154                            zone->pages_high,
2155                            zone->nr_active,
2156                            zone->nr_inactive,
2157                            zone->pages_scanned,
2158                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2159                            zone->spanned_pages,
2160                            zone->present_pages);
2161                 seq_printf(m,
2162                            "\n        protection: (%lu",
2163                            zone->lowmem_reserve[0]);
2164                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2165                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2166                 seq_printf(m,
2167                            ")"
2168                            "\n  pagesets");
2169                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zone->pageset); i++) {
2170                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2171                         int j;
2172
2173                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2174                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2175                                 if (pageset->pcp[j].count)
2176                                         break;
2177                         }
2178                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2179                                 continue;
2180                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2181                                 seq_printf(m,
2182                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2183                                            "\n              count: %i"
2184                                            "\n              low:   %i"
2185                                            "\n              high:  %i"
2186                                            "\n              batch: %i",
2187                                            i, j,
2188                                            pageset->pcp[j].count,
2189                                            pageset->pcp[j].low,
2190                                            pageset->pcp[j].high,
2191                                            pageset->pcp[j].batch);
2192                         }
2193 #ifdef CONFIG_NUMA
2194                         seq_printf(m,
2195                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2196                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2197                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2198                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2199                                    "\n            local_node:     %lu"
2200                                    "\n            other_node:     %lu",
2201                                    pageset->numa_hit,
2202                                    pageset->numa_miss,
2203                                    pageset->numa_foreign,
2204                                    pageset->interleave_hit,
2205                                    pageset->local_node,
2206                                    pageset->other_node);
2207 #endif
2208                 }
2209                 seq_printf(m,
2210                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2211                            "\n  prev_priority:     %i"
2212                            "\n  temp_priority:     %i"
2213                            "\n  start_pfn:         %lu",
2214                            zone->all_unreclaimable,
2215                            zone->prev_priority,
2216                            zone->temp_priority,
2217                            zone->zone_start_pfn);
2218                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2219                 seq_putc(m, '\n');
2220         }
2221         return 0;
2222 }
2223
2224 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2225         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2226                                * fragmentation. */
2227         .next   = frag_next,
2228         .stop   = frag_stop,
2229         .show   = zoneinfo_show,
2230 };
2231
2232 static char *vmstat_text[] = {
2233         "nr_dirty",
2234         "nr_writeback",
2235         "nr_unstable",
2236         "nr_page_table_pages",
2237         "nr_mapped",
2238         "nr_slab",
2239
2240         "pgpgin",
2241         "pgpgout",
2242         "pswpin",
2243         "pswpout",
2244         "pgalloc_high",
2245
2246         "pgalloc_normal",
2247         "pgalloc_dma",
2248         "pgfree",
2249         "pgactivate",
2250         "pgdeactivate",
2251
2252         "pgfault",
2253         "pgmajfault",
2254         "pgrefill_high",
2255         "pgrefill_normal",
2256         "pgrefill_dma",
2257
2258         "pgsteal_high",
2259         "pgsteal_normal",
2260         "pgsteal_dma",
2261         "pgscan_kswapd_high",
2262         "pgscan_kswapd_normal",
2263
2264         "pgscan_kswapd_dma",
2265         "pgscan_direct_high",
2266         "pgscan_direct_normal",
2267         "pgscan_direct_dma",
2268         "pginodesteal",
2269
2270         "slabs_scanned",
2271         "kswapd_steal",
2272         "kswapd_inodesteal",
2273         "pageoutrun",
2274         "allocstall",
2275
2276         "pgrotated",
2277         "nr_bounce",
2278 };
2279
2280 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2281 {
2282         struct page_state *ps;
2283
2284         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2285                 return NULL;
2286
2287         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2288         m->private = ps;
2289         if (!ps)
2290                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2291         get_full_page_state(ps);
2292         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2293         ps->pgpgout /= 2;
2294         return (unsigned long *)ps + *pos;
2295 }
2296
2297 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2298 {
2299         (*pos)++;
2300         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2301                 return NULL;
2302         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2303 }
2304
2305 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2306 {
2307         unsigned long *l = arg;
2308         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2309
2310         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2311         return 0;
2312 }
2313
2314 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2315 {
2316         kfree(m->private);
2317         m->private = NULL;
2318 }
2319
2320 struct seq_operations vmstat_op = {
2321         .start  = vmstat_start,
2322         .next   = vmstat_next,
2323         .stop   = vmstat_stop,
2324         .show   = vmstat_show,
2325 };
2326
2327 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2328
2329 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2330 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2331                                  unsigned long action, void *hcpu)
2332 {
2333         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2334         long *count;
2335         unsigned long *src, *dest;
2336
2337         if (action == CPU_DEAD) {
2338                 int i;
2339
2340                 /* Drain local pagecache count. */
2341                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2342                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2343                 *count = 0;
2344                 local_irq_disable();
2345                 __drain_pages(cpu);
2346
2347                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2348                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2349                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2350
2351                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2352                                 i++) {
2353                         dest[i] += src[i];
2354                         src[i] = 0;
2355                 }
2356
2357                 local_irq_enable();
2358         }
2359         return NOTIFY_OK;
2360 }
2361 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2362
2363 void __init page_alloc_init(void)
2364 {
2365         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2366 }
2367
2368 /*
2369  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2370  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2371  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2372  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2373  */
2374 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2375 {
2376         struct pglist_data *pgdat;
2377         int j, idx;
2378
2379         for_each_pgdat(pgdat) {
2380                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2381                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2382                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2383
2384                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2385
2386                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2387                                 struct zone *lower_zone;
2388
2389                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2390                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2391
2392                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2393                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2394                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2395                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2396                         }
2397                 }
2398         }
2399 }
2400
2401 /*
2402  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2403  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2404  *      with respect to min_free_kbytes.
2405  */
2406 void setup_per_zone_pages_min(void)
2407 {
2408         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2409         unsigned long lowmem_pages = 0;
2410         struct zone *zone;
2411         unsigned long flags;
2412
2413         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2414         for_each_zone(zone) {
2415                 if (!is_highmem(zone))
2416                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2417         }
2418
2419         for_each_zone(zone) {
2420                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2421                 if (is_highmem(zone)) {
2422                         /*
2423                          * Often, highmem doesn't need to reserve any pages.
2424                          * But the pages_min/low/high values are also used for
2425                          * batching up page reclaim activity so we need a
2426                          * decent value here.
2427                          */
2428                         int min_pages;
2429
2430                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2431                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2432                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2433                         if (min_pages > 128)
2434                                 min_pages = 128;
2435                         zone->pages_min = min_pages;
2436                 } else {
2437                         /* if it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2438                          * proportionate to the zone's size.
2439                          */
2440                         zone->pages_min = (pages_min * zone->present_pages) /
2441                                            lowmem_pages;
2442                 }
2443
2444                 /*
2445                  * When interpreting these watermarks, just keep in mind that:
2446                  * zone->pages_min == (zone->pages_min * 4) / 4;
2447                  */
2448                 zone->pages_low   = (zone->pages_min * 5) / 4;
2449                 zone->pages_high  = (zone->pages_min * 6) / 4;
2450                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2451         }
2452 }
2453
2454 /*
2455  * Initialise min_free_kbytes.
2456  *
2457  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2458  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2459  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2460  *
2461  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2462  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2463  *
2464  * which yields
2465  *
2466  * 16MB:        512k
2467  * 32MB:        724k
2468  * 64MB:        1024k
2469  * 128MB:       1448k
2470  * 256MB:       2048k
2471  * 512MB:       2896k
2472  * 1024MB:      4096k
2473  * 2048MB:      5792k
2474  * 4096MB:      8192k
2475  * 8192MB:      11584k
2476  * 16384MB:     16384k
2477  */
2478 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2479 {
2480         unsigned long lowmem_kbytes;
2481
2482         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2483
2484         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2485         if (min_free_kbytes < 128)
2486                 min_free_kbytes = 128;
2487         if (min_free_kbytes > 65536)
2488                 min_free_kbytes = 65536;
2489         setup_per_zone_pages_min();
2490         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2491         return 0;
2492 }
2493 module_init(init_per_zone_pages_min)
2494
2495 /*
2496  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2497  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2498  *      changes.
2499  */
2500 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2501         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2502 {
2503         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2504         setup_per_zone_pages_min();
2505         return 0;
2506 }
2507
2508 /*
2509  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2510  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2511  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2512  *
2513  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2514  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2515  * if in function of the boot time zone sizes.
2516  */
2517 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2518         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2519 {
2520         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2521         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2522         return 0;
2523 }
2524
2525 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2526
2527 #ifdef CONFIG_NUMA
2528 static int __init set_hashdist(char *str)
2529 {
2530         if (!str)
2531                 return 0;
2532         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2533         return 1;
2534 }
2535 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2536 #endif
2537
2538 /*
2539  * allocate a large system hash table from bootmem
2540  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2541  *   quantity of entries
2542  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2543  */
2544 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2545                                      unsigned long bucketsize,
2546                                      unsigned long numentries,
2547                                      int scale,
2548                                      int flags,
2549                                      unsigned int *_hash_shift,
2550                                      unsigned int *_hash_mask,
2551                                      unsigned long limit)
2552 {
2553         unsigned long long max = limit;
2554         unsigned long log2qty, size;
2555         void *table = NULL;
2556
2557         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2558         if (!numentries) {
2559                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2560                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2561                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2562                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2563                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2564
2565                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2566                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2567                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2568                 else
2569                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2570         }
2571         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2572         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2573
2574         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2575         if (max == 0) {
2576                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2577                 do_div(max, bucketsize);
2578         }
2579
2580         if (numentries > max)
2581                 numentries = max;
2582
2583         log2qty = long_log2(numentries);
2584
2585         do {
2586                 size = bucketsize << log2qty;
2587                 if (flags & HASH_EARLY)
2588                         table = alloc_bootmem(size);
2589                 else if (hashdist)
2590                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2591                 else {
2592                         unsigned long order;
2593                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2594                                 ;
2595                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2596                 }
2597         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2598
2599         if (!table)
2600                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2601
2602         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2603                tablename,
2604                (1U << log2qty),
2605                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2606                size);
2607
2608         if (_hash_shift)
2609                 *_hash_shift = log2qty;
2610         if (_hash_mask)
2611                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2612
2613         return table;
2614 }