backported vs2.1.x fix to irq handling, which caused incorrect scheduler behavior
[linux-2.6.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/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/bootmem.h>
23 #include <linux/compiler.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/suspend.h>
27 #include <linux/pagevec.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/notifier.h>
31 #include <linux/topology.h>
32 #include <linux/sysctl.h>
33 #include <linux/cpu.h>
34 #include <linux/cpuset.h>
35 #include <linux/memory_hotplug.h>
36 #include <linux/nodemask.h>
37 #include <linux/vmalloc.h>
38 #include <linux/mempolicy.h>
39 #include <linux/stop_machine.h>
40 #include <linux/vs_base.h>
41 #include <linux/vs_limit.h>
42
43 #include <asm/tlbflush.h>
44 #include <asm/div64.h>
45 #include "internal.h"
46
47 /*
48  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
49  * initializer cleaner
50  */
51 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
52 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
53 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
54 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
55 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
56 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
57 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
58 long nr_swap_pages;
59 int percpu_pagelist_fraction;
60
61 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
62
63 /*
64  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
65  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
66  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
67  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
68  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
69  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
70  *
71  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
72  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
73  */
74 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
75
76 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
77
78 /*
79  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
80  * id is encoded in the upper bits of page->flags
81  */
82 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
83 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
84
85 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
86 int min_free_kbytes = 1024;
87
88 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
89 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
90
91 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
92 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
93 {
94         int ret = 0;
95         unsigned seq;
96         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
97
98         do {
99                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
100                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
101                         ret = 1;
102                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
103                         ret = 1;
104         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
105
106         return ret;
107 }
108
109 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
110 {
111 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
112         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
113                 return 0;
114 #endif
115         if (zone != page_zone(page))
116                 return 0;
117
118         return 1;
119 }
120 /*
121  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
122  */
123 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
124 {
125         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
126                 return 1;
127         if (!page_is_consistent(zone, page))
128                 return 1;
129
130         return 0;
131 }
132
133 #else
134 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
135 {
136         return 0;
137 }
138 #endif
139
140 static void bad_page(struct page *page)
141 {
142         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
143                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d (%s)\n"
144                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
145                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
146                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
147                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
148                 page_mapcount(page), page_count(page), print_tainted());
149         dump_stack();
150         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
151                         1 << PG_private |
152                         1 << PG_locked  |
153                         1 << PG_active  |
154                         1 << PG_dirty   |
155                         1 << PG_reclaim |
156                         1 << PG_slab    |
157                         1 << PG_swapcache |
158                         1 << PG_writeback |
159                         1 << PG_buddy );
160         set_page_count(page, 0);
161         reset_page_mapcount(page);
162         page->mapping = NULL;
163         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
164 }
165
166 /*
167  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
168  *
169  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
170  *
171  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
172  *
173  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
174  * the head page (even the head page has this).
175  *
176  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
177  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
178  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
179  */
180
181 static void free_compound_page(struct page *page)
182 {
183         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
184 }
185
186 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
187 {
188         int i;
189         int nr_pages = 1 << order;
190
191         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
192         page[1].lru.prev = (void *)order;
193         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
194                 struct page *p = page + i;
195
196                 __SetPageCompound(p);
197                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
198         }
199 }
200
201 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
202 {
203         int i;
204         int nr_pages = 1 << order;
205
206         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
207                 bad_page(page);
208
209         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
210                 struct page *p = page + i;
211
212                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
213                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
214                         bad_page(page);
215                 __ClearPageCompound(p);
216         }
217 }
218
219 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
220 {
221         int i;
222
223         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
224         /*
225          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
226          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
227          */
228         BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
229         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
230                 clear_highpage(page + i);
231 }
232
233 /*
234  * function for dealing with page's order in buddy system.
235  * zone->lock is already acquired when we use these.
236  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
237  */
238 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
239 {
240         return page_private(page);
241 }
242
243 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
244 {
245         set_page_private(page, order);
246         __SetPageBuddy(page);
247 }
248
249 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
250 {
251         __ClearPageBuddy(page);
252         set_page_private(page, 0);
253 }
254
255 /*
256  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
257  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
258  *
259  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
260  * the following equation:
261  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
262  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
263  * 1 buddy is #10:
264  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
265  *
266  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
267  * satisfies the following equation:
268  *     P = B & ~(1 << O)
269  *
270  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
271  */
272 static inline struct page *
273 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
274 {
275         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
276
277         return page + (buddy_idx - page_idx);
278 }
279
280 static inline unsigned long
281 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
282 {
283         return (page_idx & ~(1 << order));
284 }
285
286 /*
287  * This function checks whether a page is free && is the buddy
288  * we can do coalesce a page and its buddy if
289  * (a) the buddy is not in a hole &&
290  * (b) the buddy is in the buddy system &&
291  * (c) a page and its buddy have the same order &&
292  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
293  *
294  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
295  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
296  *
297  * For recording page's order, we use page_private(page).
298  */
299 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
300                                                                 int order)
301 {
302 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
303         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
304                 return 0;
305 #endif
306
307         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
308                 return 0;
309
310         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
311                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
312                 return 1;
313         }
314         return 0;
315 }
316
317 /*
318  * Freeing function for a buddy system allocator.
319  *
320  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
321  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
322  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
323  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
324  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
325  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
326  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
327  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
328  * parts of the VM system.
329  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
330  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
331  * order is recorded in page_private(page) field.
332  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
333  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
334  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
335  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
336  * triggers coalescing into a block of larger size.            
337  *
338  * -- wli
339  */
340
341 static inline void __free_one_page(struct page *page,
342                 struct zone *zone, unsigned int order)
343 {
344         unsigned long page_idx;
345         int order_size = 1 << order;
346
347         if (unlikely(PageCompound(page)))
348                 destroy_compound_page(page, order);
349
350         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
351
352         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
353         BUG_ON(bad_range(zone, page));
354
355         zone->free_pages += order_size;
356         while (order < MAX_ORDER-1) {
357                 unsigned long combined_idx;
358                 struct free_area *area;
359                 struct page *buddy;
360
361                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
362                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
363                         break;          /* Move the buddy up one level. */
364
365                 list_del(&buddy->lru);
366                 area = zone->free_area + order;
367                 area->nr_free--;
368                 rmv_page_order(buddy);
369                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
370                 page = page + (combined_idx - page_idx);
371                 page_idx = combined_idx;
372                 order++;
373         }
374         set_page_order(page, order);
375         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
376         zone->free_area[order].nr_free++;
377 }
378
379 static inline int free_pages_check(struct page *page)
380 {
381         if (unlikely(page_mapcount(page) |
382                 (page->mapping != NULL)  |
383                 (page_count(page) != 0)  |
384                 (page->flags & (
385                         1 << PG_lru     |
386                         1 << PG_private |
387                         1 << PG_locked  |
388                         1 << PG_active  |
389                         1 << PG_reclaim |
390                         1 << PG_slab    |
391                         1 << PG_swapcache |
392                         1 << PG_writeback |
393                         1 << PG_reserved |
394                         1 << PG_buddy ))))
395                 bad_page(page);
396         if (PageDirty(page))
397                 __ClearPageDirty(page);
398         /*
399          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
400          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
401          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
402          */
403         return PageReserved(page);
404 }
405
406 /*
407  * Frees a list of pages. 
408  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
409  * count is the number of pages to free.
410  *
411  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
412  * see if this freeing clears that state.
413  *
414  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
415  * pinned" detection logic.
416  */
417 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
418                                         struct list_head *list, int order)
419 {
420         spin_lock(&zone->lock);
421         zone->all_unreclaimable = 0;
422         zone->pages_scanned = 0;
423         while (count--) {
424                 struct page *page;
425
426                 BUG_ON(list_empty(list));
427                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
428                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
429                 list_del(&page->lru);
430                 __free_one_page(page, zone, order);
431         }
432         spin_unlock(&zone->lock);
433 }
434
435 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
436 {
437         LIST_HEAD(list);
438         list_add(&page->lru, &list);
439         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
440 }
441
442 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
443 {
444         unsigned long flags;
445         int i;
446         int reserved = 0;
447
448         if (arch_free_page(page, order))
449                 return;
450         if (!PageHighMem(page))
451                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
452                                            PAGE_SIZE<<order);
453
454         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
455                 reserved += free_pages_check(page + i);
456         if (reserved)
457                 return;
458
459         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
460         local_irq_save(flags);
461         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
462         free_one_page(page_zone(page), page, order);
463         local_irq_restore(flags);
464 }
465
466 /*
467  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
468  */
469 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
470 {
471         if (order == 0) {
472                 __ClearPageReserved(page);
473                 set_page_count(page, 0);
474                 set_page_refcounted(page);
475                 __free_page(page);
476         } else {
477                 int loop;
478
479                 prefetchw(page);
480                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
481                         struct page *p = &page[loop];
482
483                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
484                                 prefetchw(p + 1);
485                         __ClearPageReserved(p);
486                         set_page_count(p, 0);
487                 }
488
489                 set_page_refcounted(page);
490                 __free_pages(page, order);
491         }
492 }
493
494
495 /*
496  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
497  * Please do not alter this order without good reasons and regression
498  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
499  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
500  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
501  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
502  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
503  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
504  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
505  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
506  *
507  * -- wli
508  */
509 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
510         int low, int high, struct free_area *area)
511 {
512         unsigned long size = 1 << high;
513
514         while (high > low) {
515                 area--;
516                 high--;
517                 size >>= 1;
518                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
519                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
520                 area->nr_free++;
521                 set_page_order(&page[size], high);
522         }
523 }
524
525 /*
526  * This page is about to be returned from the page allocator
527  */
528 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
529 {
530         if (unlikely(page_mapcount(page) |
531                 (page->mapping != NULL)  |
532                 (page_count(page) != 0)  |
533                 (page->flags & (
534                         1 << PG_lru     |
535                         1 << PG_private |
536                         1 << PG_locked  |
537                         1 << PG_active  |
538                         1 << PG_dirty   |
539                         1 << PG_reclaim |
540                         1 << PG_slab    |
541                         1 << PG_swapcache |
542                         1 << PG_writeback |
543                         1 << PG_reserved |
544                         1 << PG_buddy ))))
545                 bad_page(page);
546
547         /*
548          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
549          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
550          */
551         if (PageReserved(page))
552                 return 1;
553
554         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
555                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
556                         1 << PG_fs_misc | 1 << PG_mappedtodisk);
557         set_page_private(page, 0);
558         set_page_refcounted(page);
559         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
560
561         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
562                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
563
564         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
565                 prep_compound_page(page, order);
566
567         return 0;
568 }
569
570 /* 
571  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
572  * Call me with the zone->lock already held.
573  */
574 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
575 {
576         struct free_area * area;
577         unsigned int current_order;
578         struct page *page;
579
580         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
581                 area = zone->free_area + current_order;
582                 if (list_empty(&area->free_list))
583                         continue;
584
585                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
586                 list_del(&page->lru);
587                 rmv_page_order(page);
588                 area->nr_free--;
589                 zone->free_pages -= 1UL << order;
590                 expand(zone, page, order, current_order, area);
591                 return page;
592         }
593
594         return NULL;
595 }
596
597 /* 
598  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
599  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
600  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
601  */
602 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
603                         unsigned long count, struct list_head *list)
604 {
605         int i;
606         
607         spin_lock(&zone->lock);
608         for (i = 0; i < count; ++i) {
609                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
610                 if (unlikely(page == NULL))
611                         break;
612                 list_add_tail(&page->lru, list);
613         }
614         spin_unlock(&zone->lock);
615         return i;
616 }
617
618 #ifdef CONFIG_NUMA
619 /*
620  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
621  * belong to the currently executing processor.
622  * Note that this function must be called with the thread pinned to
623  * a single processor.
624  */
625 void drain_node_pages(int nodeid)
626 {
627         int i, z;
628         unsigned long flags;
629
630         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
631                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
632                 struct per_cpu_pageset *pset;
633
634                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
635                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
636                         struct per_cpu_pages *pcp;
637
638                         pcp = &pset->pcp[i];
639                         if (pcp->count) {
640                                 local_irq_save(flags);
641                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
642                                 pcp->count = 0;
643                                 local_irq_restore(flags);
644                         }
645                 }
646         }
647 }
648 #endif
649
650 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
651 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
652 {
653         unsigned long flags;
654         struct zone *zone;
655         int i;
656
657         for_each_zone(zone) {
658                 struct per_cpu_pageset *pset;
659
660                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
661                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
662                         struct per_cpu_pages *pcp;
663
664                         pcp = &pset->pcp[i];
665                         local_irq_save(flags);
666                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
667                         pcp->count = 0;
668                         local_irq_restore(flags);
669                 }
670         }
671 }
672 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
673
674 #ifdef CONFIG_PM
675
676 void mark_free_pages(struct zone *zone)
677 {
678         unsigned long zone_pfn, flags;
679         int order;
680         struct list_head *curr;
681
682         if (!zone->spanned_pages)
683                 return;
684
685         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
686         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
687                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
688
689         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
690                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
691                         unsigned long start_pfn, i;
692
693                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
694
695                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
696                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
697         }
698         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
699 }
700
701 /*
702  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
703  */
704 void drain_local_pages(void)
705 {
706         unsigned long flags;
707
708         local_irq_save(flags);  
709         __drain_pages(smp_processor_id());
710         local_irq_restore(flags);       
711 }
712 #endif /* CONFIG_PM */
713
714 /*
715  * Free a 0-order page
716  */
717 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
718 {
719         struct zone *zone = page_zone(page);
720         struct per_cpu_pages *pcp;
721         unsigned long flags;
722
723         if (arch_free_page(page, 0))
724                 return;
725
726         if (PageAnon(page))
727                 page->mapping = NULL;
728         if (free_pages_check(page))
729                 return;
730
731         kernel_map_pages(page, 1, 0);
732
733         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
734         local_irq_save(flags);
735         __count_vm_event(PGFREE);
736         list_add(&page->lru, &pcp->list);
737         pcp->count++;
738         if (pcp->count >= pcp->high) {
739                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
740                 pcp->count -= pcp->batch;
741         }
742         local_irq_restore(flags);
743         put_cpu();
744 }
745
746 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
747 {
748         free_hot_cold_page(page, 0);
749 }
750         
751 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
752 {
753         free_hot_cold_page(page, 1);
754 }
755
756 /*
757  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
758  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
759  * Each sub-page must be freed individually.
760  *
761  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
762  * Please consult with lkml before using this in your driver.
763  */
764 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
765 {
766         int i;
767
768         BUG_ON(PageCompound(page));
769         BUG_ON(!page_count(page));
770         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
771                 set_page_refcounted(page + i);
772 }
773
774 /*
775  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
776  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
777  * or two.
778  */
779 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
780                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
781 {
782         unsigned long flags;
783         struct page *page;
784         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
785         int cpu;
786
787 again:
788         cpu  = get_cpu();
789         if (likely(order == 0)) {
790                 struct per_cpu_pages *pcp;
791
792                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
793                 local_irq_save(flags);
794                 if (!pcp->count) {
795                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
796                                                 pcp->batch, &pcp->list);
797                         if (unlikely(!pcp->count))
798                                 goto failed;
799                 }
800                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
801                 list_del(&page->lru);
802                 pcp->count--;
803         } else {
804                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
805                 page = __rmqueue(zone, order);
806                 spin_unlock(&zone->lock);
807                 if (!page)
808                         goto failed;
809         }
810
811         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
812         zone_statistics(zonelist, zone);
813         local_irq_restore(flags);
814         put_cpu();
815
816         BUG_ON(bad_range(zone, page));
817         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
818                 goto again;
819         return page;
820
821 failed:
822         local_irq_restore(flags);
823         put_cpu();
824         return NULL;
825 }
826
827 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
828 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
829 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
830 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
831 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
832 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
833 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
834
835 /*
836  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
837  * of the allocation.
838  */
839 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
840                       int classzone_idx, int alloc_flags)
841 {
842         /* free_pages my go negative - that's OK */
843         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
844         int o;
845
846         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
847                 min -= min / 2;
848         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
849                 min -= min / 4;
850
851         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
852                 return 0;
853         for (o = 0; o < order; o++) {
854                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
855                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
856
857                 /* Require fewer higher order pages to be free */
858                 min >>= 1;
859
860                 if (free_pages <= min)
861                         return 0;
862         }
863         return 1;
864 }
865
866 /*
867  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
868  * a page.
869  */
870 static struct page *
871 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
872                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
873 {
874         struct zone **z = zonelist->zones;
875         struct page *page = NULL;
876         int classzone_idx = zone_idx(*z);
877
878         /*
879          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
880          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
881          */
882         do {
883                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
884                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
885                         continue;
886
887                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
888                         unsigned long mark;
889                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
890                                 mark = (*z)->pages_min;
891                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
892                                 mark = (*z)->pages_low;
893                         else
894                                 mark = (*z)->pages_high;
895                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
896                                     classzone_idx, alloc_flags))
897                                 if (!zone_reclaim_mode ||
898                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
899                                         continue;
900                 }
901
902                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
903                 if (page) {
904                         break;
905                 }
906         } while (*(++z) != NULL);
907         return page;
908 }
909
910 /*
911  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
912  */
913 struct page * fastcall
914 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
915                 struct zonelist *zonelist)
916 {
917         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
918         struct zone **z;
919         struct page *page;
920         struct reclaim_state reclaim_state;
921         struct task_struct *p = current;
922         int do_retry;
923         int alloc_flags;
924         int did_some_progress;
925
926         might_sleep_if(wait);
927
928 restart:
929         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
930
931         if (unlikely(*z == NULL)) {
932                 /* Should this ever happen?? */
933                 return NULL;
934         }
935
936         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
937                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
938         if (page)
939                 goto got_pg;
940
941         do {
942                 wakeup_kswapd(*z, order);
943         } while (*(++z));
944
945         /*
946          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
947          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
948          * to how we want to proceed.
949          *
950          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
951          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
952          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
953          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
954          */
955         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
956         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
957                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
958         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
959                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
960         if (wait)
961                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
962
963         /*
964          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
965          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
966          *
967          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
968          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
969          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
970          */
971         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
972         if (page)
973                 goto got_pg;
974
975         /* This allocation should allow future memory freeing. */
976
977         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
978                         && !in_interrupt()) {
979                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
980 nofail_alloc:
981                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
982                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
983                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
984                         if (page)
985                                 goto got_pg;
986                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
987                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
988                                 goto nofail_alloc;
989                         }
990                 }
991                 goto nopage;
992         }
993
994         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
995         if (!wait)
996                 goto nopage;
997
998 rebalance:
999         cond_resched();
1000
1001         /* We now go into synchronous reclaim */
1002         cpuset_memory_pressure_bump();
1003         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1004         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1005         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1006
1007         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1008
1009         p->reclaim_state = NULL;
1010         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1011
1012         cond_resched();
1013
1014         if (likely(did_some_progress)) {
1015                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1016                                                 zonelist, alloc_flags);
1017                 if (page)
1018                         goto got_pg;
1019         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1020                 /*
1021                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1022                  * very high watermark here, this is only to catch
1023                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1024                  * under heavy pressure.
1025                  */
1026                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1027                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1028                 if (page)
1029                         goto got_pg;
1030
1031                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1032                 goto restart;
1033         }
1034
1035         /*
1036          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1037          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1038          *
1039          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1040          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1041          */
1042         do_retry = 0;
1043         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1044                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1045                         do_retry = 1;
1046                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1047                         do_retry = 1;
1048         }
1049         if (do_retry) {
1050                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1051                 goto rebalance;
1052         }
1053
1054 nopage:
1055         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1056                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1057                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1058                         p->comm, order, gfp_mask);
1059                 dump_stack();
1060                 show_mem();
1061         }
1062 got_pg:
1063         return page;
1064 }
1065
1066 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1067
1068 /*
1069  * Common helper functions.
1070  */
1071 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1072 {
1073         struct page * page;
1074         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1075         if (!page)
1076                 return 0;
1077         return (unsigned long) page_address(page);
1078 }
1079
1080 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1081
1082 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1083 {
1084         struct page * page;
1085
1086         /*
1087          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1088          * a highmem page
1089          */
1090         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1091
1092         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1093         if (page)
1094                 return (unsigned long) page_address(page);
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1099
1100 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1101 {
1102         int i = pagevec_count(pvec);
1103
1104         while (--i >= 0)
1105                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1106 }
1107
1108 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1109 {
1110         if (put_page_testzero(page)) {
1111                 if (order == 0)
1112                         free_hot_page(page);
1113                 else
1114                         __free_pages_ok(page, order);
1115         }
1116 }
1117
1118 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1119
1120 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1121 {
1122         if (addr != 0) {
1123                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1124                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1125         }
1126 }
1127
1128 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1129
1130 /*
1131  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1132  */
1133 unsigned int nr_free_pages(void)
1134 {
1135         unsigned int sum = 0;
1136         struct zone *zone;
1137
1138         for_each_zone(zone)
1139                 sum += zone->free_pages;
1140
1141         return sum;
1142 }
1143
1144 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1145
1146 #ifdef CONFIG_NUMA
1147 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1148 {
1149         unsigned int i, sum = 0;
1150
1151         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1152                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1153
1154         return sum;
1155 }
1156 #endif
1157
1158 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1159 {
1160         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1161         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1162         unsigned int sum = 0;
1163
1164         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1165         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1166         struct zone *zone;
1167
1168         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1169                 unsigned long size = zone->present_pages;
1170                 unsigned long high = zone->pages_high;
1171                 if (size > high)
1172                         sum += size - high;
1173         }
1174
1175         return sum;
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1180  */
1181 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1182 {
1183         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1188  */
1189 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1190 {
1191         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1192 }
1193
1194 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1195 unsigned int nr_free_highpages (void)
1196 {
1197         pg_data_t *pgdat;
1198         unsigned int pages = 0;
1199
1200         for_each_online_pgdat(pgdat)
1201                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1202
1203         return pages;
1204 }
1205 #endif
1206
1207 #ifdef CONFIG_NUMA
1208 static void show_node(struct zone *zone)
1209 {
1210         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1211 }
1212 #else
1213 #define show_node(zone) do { } while (0)
1214 #endif
1215
1216 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1217 {
1218         val->totalram = totalram_pages;
1219         val->sharedram = 0;
1220         val->freeram = nr_free_pages();
1221         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1222 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1223         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1224         val->freehigh = nr_free_highpages();
1225 #else
1226         val->totalhigh = 0;
1227         val->freehigh = 0;
1228 #endif
1229         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1230         if (vx_flags(VXF_VIRT_MEM, 0))
1231                 vx_vsi_meminfo(val);
1232 }
1233
1234 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1235
1236 #ifdef CONFIG_NUMA
1237 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1238 {
1239         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1240
1241         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1242         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1243         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1244         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1245         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1246         if (vx_flags(VXF_VIRT_MEM, 0))
1247                 vx_vsi_meminfo(val);
1248 }
1249 #endif
1250
1251 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1252
1253 /*
1254  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1255  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1256  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1257  */
1258 void show_free_areas(void)
1259 {
1260         int cpu, temperature;
1261         unsigned long active;
1262         unsigned long inactive;
1263         unsigned long free;
1264         struct zone *zone;
1265
1266         for_each_zone(zone) {
1267                 show_node(zone);
1268                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1269
1270                 if (!populated_zone(zone)) {
1271                         printk(" empty\n");
1272                         continue;
1273                 } else
1274                         printk("\n");
1275
1276                 for_each_online_cpu(cpu) {
1277                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1278
1279                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1280
1281                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1282                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1283                                         cpu,
1284                                         temperature ? "cold" : "hot",
1285                                         pageset->pcp[temperature].high,
1286                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1287                                         pageset->pcp[temperature].count);
1288                 }
1289         }
1290
1291         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1292
1293         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1294                 K(nr_free_pages()),
1295                 K(nr_free_highpages()));
1296
1297         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1298                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1299                 active,
1300                 inactive,
1301                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1302                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1303                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1304                 nr_free_pages(),
1305                 global_page_state(NR_SLAB),
1306                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1307                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1308
1309         for_each_zone(zone) {
1310                 int i;
1311
1312                 show_node(zone);
1313                 printk("%s"
1314                         " free:%lukB"
1315                         " min:%lukB"
1316                         " low:%lukB"
1317                         " high:%lukB"
1318                         " active:%lukB"
1319                         " inactive:%lukB"
1320                         " present:%lukB"
1321                         " pages_scanned:%lu"
1322                         " all_unreclaimable? %s"
1323                         "\n",
1324                         zone->name,
1325                         K(zone->free_pages),
1326                         K(zone->pages_min),
1327                         K(zone->pages_low),
1328                         K(zone->pages_high),
1329                         K(zone->nr_active),
1330                         K(zone->nr_inactive),
1331                         K(zone->present_pages),
1332                         zone->pages_scanned,
1333                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1334                         );
1335                 printk("lowmem_reserve[]:");
1336                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1337                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1338                 printk("\n");
1339         }
1340
1341         for_each_zone(zone) {
1342                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1343
1344                 show_node(zone);
1345                 printk("%s: ", zone->name);
1346                 if (!populated_zone(zone)) {
1347                         printk("empty\n");
1348                         continue;
1349                 }
1350
1351                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1352                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1353                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1354                         total += nr[order] << order;
1355                 }
1356                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1357                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1358                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1359                 printk("= %lukB\n", K(total));
1360         }
1361
1362         show_swap_cache_info();
1363 }
1364
1365 /*
1366  * Builds allocation fallback zone lists.
1367  *
1368  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1369  */
1370 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1371                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1372 {
1373         struct zone *zone;
1374
1375         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1376
1377         do {
1378                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1379                 if (populated_zone(zone)) {
1380 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1381                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1382 #endif
1383                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1384                         check_highest_zone(zone_type);
1385                 }
1386                 zone_type--;
1387
1388         } while (zone_type >= 0);
1389         return nr_zones;
1390 }
1391
1392 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1393 {
1394         int res = ZONE_NORMAL;
1395         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1396                 res = ZONE_HIGHMEM;
1397         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1398                 res = ZONE_DMA32;
1399         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1400                 res = ZONE_DMA;
1401         return res;
1402 }
1403
1404 #ifdef CONFIG_NUMA
1405 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1406 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1407 /**
1408  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1409  * @node: node whose fallback list we're appending
1410  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1411  *
1412  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1413  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1414  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1415  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1416  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1417  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1418  * on them otherwise.
1419  * It returns -1 if no node is found.
1420  */
1421 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1422 {
1423         int n, val;
1424         int min_val = INT_MAX;
1425         int best_node = -1;
1426
1427         /* Use the local node if we haven't already */
1428         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1429                 node_set(node, *used_node_mask);
1430                 return node;
1431         }
1432
1433         for_each_online_node(n) {
1434                 cpumask_t tmp;
1435
1436                 /* Don't want a node to appear more than once */
1437                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1438                         continue;
1439
1440                 /* Use the distance array to find the distance */
1441                 val = node_distance(node, n);
1442
1443                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1444                 val += (n < node);
1445
1446                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1447                 tmp = node_to_cpumask(n);
1448                 if (!cpus_empty(tmp))
1449                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1450
1451                 /* Slight preference for less loaded node */
1452                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1453                 val += node_load[n];
1454
1455                 if (val < min_val) {
1456                         min_val = val;
1457                         best_node = n;
1458                 }
1459         }
1460
1461         if (best_node >= 0)
1462                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1463
1464         return best_node;
1465 }
1466
1467 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1468 {
1469         int i, j, k, node, local_node;
1470         int prev_node, load;
1471         struct zonelist *zonelist;
1472         nodemask_t used_mask;
1473
1474         /* initialize zonelists */
1475         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1476                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1477                 zonelist->zones[0] = NULL;
1478         }
1479
1480         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1481         local_node = pgdat->node_id;
1482         load = num_online_nodes();
1483         prev_node = local_node;
1484         nodes_clear(used_mask);
1485         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1486                 int distance = node_distance(local_node, node);
1487
1488                 /*
1489                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1490                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1491                  */
1492                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1493                         zone_reclaim_mode = 1;
1494
1495                 /*
1496                  * We don't want to pressure a particular node.
1497                  * So adding penalty to the first node in same
1498                  * distance group to make it round-robin.
1499                  */
1500
1501                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1502                         node_load[node] += load;
1503                 prev_node = node;
1504                 load--;
1505                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1506                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1507                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1508
1509                         k = highest_zone(i);
1510
1511                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1512                         zonelist->zones[j] = NULL;
1513                 }
1514         }
1515 }
1516
1517 #else   /* CONFIG_NUMA */
1518
1519 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1520 {
1521         int i, j, k, node, local_node;
1522
1523         local_node = pgdat->node_id;
1524         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1525                 struct zonelist *zonelist;
1526
1527                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1528
1529                 j = 0;
1530                 k = highest_zone(i);
1531                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1532                 /*
1533                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1534                  * of all the other nodes.
1535                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1536                  * building the zones for node N, we make sure that the
1537                  * zones coming right after the local ones are those from
1538                  * node N+1 (modulo N)
1539                  */
1540                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1541                         if (!node_online(node))
1542                                 continue;
1543                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1544                 }
1545                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1546                         if (!node_online(node))
1547                                 continue;
1548                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1549                 }
1550
1551                 zonelist->zones[j] = NULL;
1552         }
1553 }
1554
1555 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1556
1557 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1558 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1559 {
1560         int nid;
1561         for_each_online_node(nid)
1562                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1563         return 0;
1564 }
1565
1566 void __meminit build_all_zonelists(void)
1567 {
1568         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1569                 __build_all_zonelists(0);
1570                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1571         } else {
1572                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1573                    of zonelist */
1574                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1575                 /* cpuset refresh routine should be here */
1576         }
1577         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1578         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1579                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1580 }
1581
1582 /*
1583  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1584  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1585  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1586  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1587  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1588  * conservative, even though it seems large.
1589  *
1590  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1591  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1592  */
1593 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1594
1595 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1596 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1597 {
1598         unsigned long size = 1;
1599
1600         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1601
1602         while (size < pages)
1603                 size <<= 1;
1604
1605         /*
1606          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1607          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1608          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1609          */
1610         size = min(size, 4096UL);
1611
1612         return max(size, 4UL);
1613 }
1614 #else
1615 /*
1616  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1617  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1618  *
1619  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1620  *
1621  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1622  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1623  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1624  *
1625  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1626  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1627  *
1628  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1629  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1630  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1631  */
1632 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1633 {
1634         return 4096UL;
1635 }
1636 #endif
1637
1638 /*
1639  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1640  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1641  * hash function before the remainder is taken.
1642  */
1643 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1644 {
1645         return ffz(~size);
1646 }
1647
1648 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1649
1650 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1651                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1652 {
1653         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1654         int i;
1655
1656         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1657                 totalpages += zones_size[i];
1658         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1659
1660         realtotalpages = totalpages;
1661         if (zholes_size)
1662                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1663                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1664         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1665         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1666 }
1667
1668
1669 /*
1670  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1671  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1672  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1673  */
1674 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1675                 unsigned long start_pfn)
1676 {
1677         struct page *page;
1678         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1679         unsigned long pfn;
1680
1681         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1682                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1683                         continue;
1684                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1685                         continue;
1686                 page = pfn_to_page(pfn);
1687                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1688                 init_page_count(page);
1689                 reset_page_mapcount(page);
1690                 SetPageReserved(page);
1691                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1692 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1693                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1694                 if (!is_highmem_idx(zone))
1695                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1696 #endif
1697         }
1698 }
1699
1700 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1701                                 unsigned long size)
1702 {
1703         int order;
1704         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1705                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1706                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1707         }
1708 }
1709
1710 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1711 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1712                 unsigned long size)
1713 {
1714         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1715         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1716
1717         if (FLAGS_HAS_NODE)
1718                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1719         else
1720                 for (; snum <= end; snum++)
1721                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1722 }
1723
1724 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1725 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1726         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1727 #endif
1728
1729 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1730 {
1731         int batch;
1732
1733         /*
1734          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1735          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1736          *
1737          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1738          */
1739         batch = zone->present_pages / 1024;
1740         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1741                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1742         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1743         if (batch < 1)
1744                 batch = 1;
1745
1746         /*
1747          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1748          * of 2 value was found to be more likely to have
1749          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1750          *
1751          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1752          * batches of pages, one task can end up with a lot
1753          * of pages of one half of the possible page colors
1754          * and the other with pages of the other colors.
1755          */
1756         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1757
1758         return batch;
1759 }
1760
1761 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1762 {
1763         struct per_cpu_pages *pcp;
1764
1765         memset(p, 0, sizeof(*p));
1766
1767         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1768         pcp->count = 0;
1769         pcp->high = 6 * batch;
1770         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1771         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1772
1773         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1774         pcp->count = 0;
1775         pcp->high = 2 * batch;
1776         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1777         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1778 }
1779
1780 /*
1781  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1782  * to the value high for the pageset p.
1783  */
1784
1785 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1786                                 unsigned long high)
1787 {
1788         struct per_cpu_pages *pcp;
1789
1790         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1791         pcp->high = high;
1792         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1793         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1794                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1795 }
1796
1797
1798 #ifdef CONFIG_NUMA
1799 /*
1800  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1801  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1802  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1803  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1804  * with interrupts disabled.
1805  *
1806  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1807  *
1808  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1809  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1810  * hotplugged processors.
1811  *
1812  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1813  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1814  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1815  */
1816 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1817
1818 /*
1819  * Dynamically allocate memory for the
1820  * per cpu pageset array in struct zone.
1821  */
1822 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1823 {
1824         struct zone *zone, *dzone;
1825
1826         for_each_zone(zone) {
1827
1828                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1829                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1830                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1831                         goto bad;
1832
1833                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1834
1835                 if (percpu_pagelist_fraction)
1836                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1837                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1838         }
1839
1840         return 0;
1841 bad:
1842         for_each_zone(dzone) {
1843                 if (dzone == zone)
1844                         break;
1845                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1846                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1847         }
1848         return -ENOMEM;
1849 }
1850
1851 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1852 {
1853         struct zone *zone;
1854
1855         for_each_zone(zone) {
1856                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1857
1858                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1859                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1860                         kfree(pset);
1861                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1862         }
1863 }
1864
1865 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1866                 unsigned long action,
1867                 void *hcpu)
1868 {
1869         int cpu = (long)hcpu;
1870         int ret = NOTIFY_OK;
1871
1872         switch (action) {
1873                 case CPU_UP_PREPARE:
1874                         if (process_zones(cpu))
1875                                 ret = NOTIFY_BAD;
1876                         break;
1877                 case CPU_UP_CANCELED:
1878                 case CPU_DEAD:
1879                         free_zone_pagesets(cpu);
1880                         break;
1881                 default:
1882                         break;
1883         }
1884         return ret;
1885 }
1886
1887 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1888         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1889
1890 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1891 {
1892         int err;
1893
1894         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1895          * A cpuup callback will do this for every cpu
1896          * as it comes online
1897          */
1898         err = process_zones(smp_processor_id());
1899         BUG_ON(err);
1900         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1901 }
1902
1903 #endif
1904
1905 static __meminit
1906 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1907 {
1908         int i;
1909         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1910         size_t alloc_size;
1911
1912         /*
1913          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1914          * per zone.
1915          */
1916         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1917                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1918         zone->wait_table_bits =
1919                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1920         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1921                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1922
1923         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1924                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1925                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1926         } else {
1927                 /*
1928                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1929                  * via memory hot-add.
1930                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1931                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1932                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1933                  * node itself as well.
1934                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1935                  * necessary.
1936                  */
1937                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1938         }
1939         if (!zone->wait_table)
1940                 return -ENOMEM;
1941
1942         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1943                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1944
1945         return 0;
1946 }
1947
1948 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1949 {
1950         int cpu;
1951         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1952
1953         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1954 #ifdef CONFIG_NUMA
1955                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1956                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1957                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1958 #else
1959                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1960 #endif
1961         }
1962         if (zone->present_pages)
1963                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1964                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1965 }
1966
1967 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1968                                         unsigned long zone_start_pfn,
1969                                         unsigned long size)
1970 {
1971         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1972         int ret;
1973         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1974         if (ret)
1975                 return ret;
1976         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1977
1978         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1979
1980         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1981
1982         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1983
1984         return 0;
1985 }
1986
1987 /*
1988  * Set up the zone data structures:
1989  *   - mark all pages reserved
1990  *   - mark all memory queues empty
1991  *   - clear the memory bitmaps
1992  */
1993 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1994                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1995 {
1996         unsigned long j;
1997         int nid = pgdat->node_id;
1998         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1999         int ret;
2000
2001         pgdat_resize_init(pgdat);
2002         pgdat->nr_zones = 0;
2003         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2004         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2005         
2006         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2007                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2008                 unsigned long size, realsize;
2009
2010                 realsize = size = zones_size[j];
2011                 if (zholes_size)
2012                         realsize -= zholes_size[j];
2013
2014                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2015                         nr_kernel_pages += realsize;
2016                 nr_all_pages += realsize;
2017
2018                 zone->spanned_pages = size;
2019                 zone->present_pages = realsize;
2020 #ifdef CONFIG_NUMA
2021                 zone->min_unmapped_ratio = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2022                                                 / 100;
2023                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2024 #endif
2025                 zone->name = zone_names[j];
2026                 spin_lock_init(&zone->lock);
2027                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2028                 zone_seqlock_init(zone);
2029                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2030                 zone->free_pages = 0;
2031
2032                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2033
2034                 zone_pcp_init(zone);
2035                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2036                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2037                 zone->nr_scan_active = 0;
2038                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2039                 zone->nr_active = 0;
2040                 zone->nr_inactive = 0;
2041                 zap_zone_vm_stats(zone);
2042                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2043                 if (!size)
2044                         continue;
2045
2046                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2047                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2048                 BUG_ON(ret);
2049                 zone_start_pfn += size;
2050         }
2051 }
2052
2053 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2054 {
2055         /* Skip empty nodes */
2056         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2057                 return;
2058
2059 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2060         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2061         if (!pgdat->node_mem_map) {
2062                 unsigned long size, start, end;
2063                 struct page *map;
2064
2065                 /*
2066                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2067                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2068                  * for the buddy allocator to function correctly.
2069                  */
2070                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2071                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2072                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2073                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2074                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2075                 if (!map)
2076                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2077                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2078         }
2079 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2080         /*
2081          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2082          */
2083         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2084                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2085 #endif
2086 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2087 }
2088
2089 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2090                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2091                 unsigned long *zholes_size)
2092 {
2093         pgdat->node_id = nid;
2094         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2095         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2096
2097         alloc_node_mem_map(pgdat);
2098
2099         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2100 }
2101
2102 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2103 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2104 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2105
2106 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2107 #endif
2108
2109 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2110 {
2111         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2112                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2113 }
2114
2115 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2116 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2117                                  unsigned long action, void *hcpu)
2118 {
2119         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2120
2121         if (action == CPU_DEAD) {
2122                 local_irq_disable();
2123                 __drain_pages(cpu);
2124                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2125                 local_irq_enable();
2126                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2127         }
2128         return NOTIFY_OK;
2129 }
2130 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2131
2132 void __init page_alloc_init(void)
2133 {
2134         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2135 }
2136
2137 /*
2138  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2139  *      or min_free_kbytes changes.
2140  */
2141 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2142 {
2143         struct pglist_data *pgdat;
2144         unsigned long reserve_pages = 0;
2145         int i, j;
2146
2147         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2148                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2149                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2150                         unsigned long max = 0;
2151
2152                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2153                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2154                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2155                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2156                         }
2157
2158                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2159                         max += zone->pages_high;
2160
2161                         if (max > zone->present_pages)
2162                                 max = zone->present_pages;
2163                         reserve_pages += max;
2164                 }
2165         }
2166         totalreserve_pages = reserve_pages;
2167 }
2168
2169 /*
2170  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2171  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2172  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2173  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2174  */
2175 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2176 {
2177         struct pglist_data *pgdat;
2178         int j, idx;
2179
2180         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2181                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2182                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2183                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2184
2185                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2186
2187                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2188                                 struct zone *lower_zone;
2189
2190                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2191                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2192
2193                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2194                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2195                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2196                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2197                         }
2198                 }
2199         }
2200
2201         /* update totalreserve_pages */
2202         calculate_totalreserve_pages();
2203 }
2204
2205 /*
2206  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2207  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2208  *      with respect to min_free_kbytes.
2209  */
2210 void setup_per_zone_pages_min(void)
2211 {
2212         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2213         unsigned long lowmem_pages = 0;
2214         struct zone *zone;
2215         unsigned long flags;
2216
2217         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2218         for_each_zone(zone) {
2219                 if (!is_highmem(zone))
2220                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2221         }
2222
2223         for_each_zone(zone) {
2224                 u64 tmp;
2225
2226                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2227                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2228                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2229                 if (is_highmem(zone)) {
2230                         /*
2231                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2232                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2233                          * value here.
2234                          *
2235                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2236                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2237                          * not be capped for highmem.
2238                          */
2239                         int min_pages;
2240
2241                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2242                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2243                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2244                         if (min_pages > 128)
2245                                 min_pages = 128;
2246                         zone->pages_min = min_pages;
2247                 } else {
2248                         /*
2249                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2250                          * proportionate to the zone's size.
2251                          */
2252                         zone->pages_min = tmp;
2253                 }
2254
2255                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2256                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2257                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2258         }
2259
2260         /* update totalreserve_pages */
2261         calculate_totalreserve_pages();
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Initialise min_free_kbytes.
2266  *
2267  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2268  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2269  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2270  *
2271  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2272  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2273  *
2274  * which yields
2275  *
2276  * 16MB:        512k
2277  * 32MB:        724k
2278  * 64MB:        1024k
2279  * 128MB:       1448k
2280  * 256MB:       2048k
2281  * 512MB:       2896k
2282  * 1024MB:      4096k
2283  * 2048MB:      5792k
2284  * 4096MB:      8192k
2285  * 8192MB:      11584k
2286  * 16384MB:     16384k
2287  */
2288 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2289 {
2290         unsigned long lowmem_kbytes;
2291
2292         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2293
2294         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2295         if (min_free_kbytes < 128)
2296                 min_free_kbytes = 128;
2297         if (min_free_kbytes > 65536)
2298                 min_free_kbytes = 65536;
2299         setup_per_zone_pages_min();
2300         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2301         return 0;
2302 }
2303 module_init(init_per_zone_pages_min)
2304
2305 /*
2306  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2307  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2308  *      changes.
2309  */
2310 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2311         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2312 {
2313         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2314         setup_per_zone_pages_min();
2315         return 0;
2316 }
2317
2318 #ifdef CONFIG_NUMA
2319 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2320         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2321 {
2322         struct zone *zone;
2323         int rc;
2324
2325         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2326         if (rc)
2327                 return rc;
2328
2329         for_each_zone(zone)
2330                 zone->min_unmapped_ratio = (zone->present_pages *
2331                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2332         return 0;
2333 }
2334
2335 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2336         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2337 {
2338         struct zone *zone;
2339         int rc;
2340
2341         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2342         if (rc)
2343                 return rc;
2344
2345         for_each_zone(zone)
2346                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
2347                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2348         return 0;
2349 }
2350 #endif
2351
2352 /*
2353  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2354  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2355  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2356  *
2357  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2358  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2359  * if in function of the boot time zone sizes.
2360  */
2361 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2362         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2363 {
2364         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2365         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2366         return 0;
2367 }
2368
2369 /*
2370  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2371  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2372  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2373  */
2374
2375 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2376         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2377 {
2378         struct zone *zone;
2379         unsigned int cpu;
2380         int ret;
2381
2382         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2383         if (!write || (ret == -EINVAL))
2384                 return ret;
2385         for_each_zone(zone) {
2386                 for_each_online_cpu(cpu) {
2387                         unsigned long  high;
2388                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2389                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2390                 }
2391         }
2392         return 0;
2393 }
2394
2395 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2396
2397 #ifdef CONFIG_NUMA
2398 static int __init set_hashdist(char *str)
2399 {
2400         if (!str)
2401                 return 0;
2402         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2403         return 1;
2404 }
2405 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2406 #endif
2407
2408 /*
2409  * allocate a large system hash table from bootmem
2410  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2411  *   quantity of entries
2412  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2413  */
2414 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2415                                      unsigned long bucketsize,
2416                                      unsigned long numentries,
2417                                      int scale,
2418                                      int flags,
2419                                      unsigned int *_hash_shift,
2420                                      unsigned int *_hash_mask,
2421                                      unsigned long limit)
2422 {
2423         unsigned long long max = limit;
2424         unsigned long log2qty, size;
2425         void *table = NULL;
2426
2427         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2428         if (!numentries) {
2429                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2430                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2431                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2432                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2433                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2434
2435                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2436                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2437                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2438                 else
2439                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2440         }
2441         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2442
2443         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2444         if (max == 0) {
2445                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2446                 do_div(max, bucketsize);
2447         }
2448
2449         if (numentries > max)
2450                 numentries = max;
2451
2452         log2qty = long_log2(numentries);
2453
2454         do {
2455                 size = bucketsize << log2qty;
2456                 if (flags & HASH_EARLY)
2457                         table = alloc_bootmem(size);
2458                 else if (hashdist)
2459                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2460                 else {
2461                         unsigned long order;
2462                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2463                                 ;
2464                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2465                 }
2466         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2467
2468         if (!table)
2469                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2470
2471         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2472                tablename,
2473                (1U << log2qty),
2474                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2475                size);
2476
2477         if (_hash_shift)
2478                 *_hash_shift = log2qty;
2479         if (_hash_mask)
2480                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2481
2482         return table;
2483 }
2484
2485 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
2486 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
2487 {
2488         return __pfn_to_page(pfn);
2489 }
2490 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
2491 {
2492         return __page_to_pfn(page);
2493 }
2494 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
2495 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
2496 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */