Merge to Fedora kernel-2.6.18-1.2255_FC5 patched with stable patch-2.6.18.5-vs2.0...
[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
41 #include <asm/tlbflush.h>
42 #include <asm/div64.h>
43 #include "internal.h"
44
45 /*
46  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
47  * initializer cleaner
48  */
49 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
50 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
51 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
52 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
53 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
54 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
55 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
56 long nr_swap_pages;
57 int percpu_pagelist_fraction;
58
59 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
60
61 /*
62  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
63  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
64  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
65  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
66  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
67  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
68  *
69  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
70  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
71  */
72 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
73
74 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
75
76 /*
77  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
78  * id is encoded in the upper bits of page->flags
79  */
80 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
81 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
82
83 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
84 int min_free_kbytes = 1024;
85
86 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
87 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
88
89 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
90 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
91 {
92         int ret = 0;
93         unsigned seq;
94         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
95
96         do {
97                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
98                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
99                         ret = 1;
100                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
101                         ret = 1;
102         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
103
104         return ret;
105 }
106
107 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
108 {
109 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
110         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
111                 return 0;
112 #endif
113         if (zone != page_zone(page))
114                 return 0;
115
116         return 1;
117 }
118 /*
119  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
120  */
121 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
122 {
123         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
124                 return 1;
125         if (!page_is_consistent(zone, page))
126                 return 1;
127
128         return 0;
129 }
130
131 #else
132 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
133 {
134         return 0;
135 }
136 #endif
137
138 static void bad_page(struct page *page)
139 {
140         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
141                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d (%s)\n"
142                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
143                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
144                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
145                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
146                 page_mapcount(page), page_count(page), print_tainted());
147         dump_stack();
148         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
149                         1 << PG_private |
150                         1 << PG_locked  |
151                         1 << PG_active  |
152                         1 << PG_dirty   |
153                         1 << PG_reclaim |
154                         1 << PG_slab    |
155                         1 << PG_swapcache |
156                         1 << PG_writeback |
157                         1 << PG_buddy );
158         set_page_count(page, 0);
159         reset_page_mapcount(page);
160         page->mapping = NULL;
161         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
162 }
163
164 /*
165  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
166  *
167  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
168  *
169  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
170  *
171  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
172  * the head page (even the head page has this).
173  *
174  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
175  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
176  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
177  */
178
179 static void free_compound_page(struct page *page)
180 {
181         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
182 }
183
184 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
185 {
186         int i;
187         int nr_pages = 1 << order;
188
189         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
190         page[1].lru.prev = (void *)order;
191         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
192                 struct page *p = page + i;
193
194                 __SetPageCompound(p);
195                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
196         }
197 }
198
199 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
200 {
201         int i;
202         int nr_pages = 1 << order;
203
204         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
205                 bad_page(page);
206
207         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
208                 struct page *p = page + i;
209
210                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
211                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
212                         bad_page(page);
213                 __ClearPageCompound(p);
214         }
215 }
216
217 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
218 {
219         int i;
220
221         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
222         /*
223          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
224          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
225          */
226         BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
227         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
228                 clear_highpage(page + i);
229 }
230
231 /*
232  * function for dealing with page's order in buddy system.
233  * zone->lock is already acquired when we use these.
234  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
235  */
236 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
237 {
238         return page_private(page);
239 }
240
241 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
242 {
243         set_page_private(page, order);
244         __SetPageBuddy(page);
245 }
246
247 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
248 {
249         __ClearPageBuddy(page);
250         set_page_private(page, 0);
251 }
252
253 /*
254  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
255  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
256  *
257  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
258  * the following equation:
259  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
260  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
261  * 1 buddy is #10:
262  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
263  *
264  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
265  * satisfies the following equation:
266  *     P = B & ~(1 << O)
267  *
268  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
269  */
270 static inline struct page *
271 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
272 {
273         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
274
275         return page + (buddy_idx - page_idx);
276 }
277
278 static inline unsigned long
279 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
280 {
281         return (page_idx & ~(1 << order));
282 }
283
284 /*
285  * This function checks whether a page is free && is the buddy
286  * we can do coalesce a page and its buddy if
287  * (a) the buddy is not in a hole &&
288  * (b) the buddy is in the buddy system &&
289  * (c) a page and its buddy have the same order &&
290  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
291  *
292  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
293  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
294  *
295  * For recording page's order, we use page_private(page).
296  */
297 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
298                                                                 int order)
299 {
300 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
301         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
302                 return 0;
303 #endif
304
305         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
306                 return 0;
307
308         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
309                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
310                 return 1;
311         }
312         return 0;
313 }
314
315 /*
316  * Freeing function for a buddy system allocator.
317  *
318  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
319  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
320  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
321  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
322  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
323  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
324  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
325  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
326  * parts of the VM system.
327  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
328  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
329  * order is recorded in page_private(page) field.
330  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
331  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
332  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
333  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
334  * triggers coalescing into a block of larger size.            
335  *
336  * -- wli
337  */
338
339 static inline void __free_one_page(struct page *page,
340                 struct zone *zone, unsigned int order)
341 {
342         unsigned long page_idx;
343         int order_size = 1 << order;
344
345         if (unlikely(PageCompound(page)))
346                 destroy_compound_page(page, order);
347
348         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
349
350         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
351         BUG_ON(bad_range(zone, page));
352
353         zone->free_pages += order_size;
354         while (order < MAX_ORDER-1) {
355                 unsigned long combined_idx;
356                 struct free_area *area;
357                 struct page *buddy;
358
359                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
360                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
361                         break;          /* Move the buddy up one level. */
362
363                 list_del(&buddy->lru);
364                 area = zone->free_area + order;
365                 area->nr_free--;
366                 rmv_page_order(buddy);
367                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
368                 page = page + (combined_idx - page_idx);
369                 page_idx = combined_idx;
370                 order++;
371         }
372         set_page_order(page, order);
373         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
374         zone->free_area[order].nr_free++;
375 }
376
377 static inline int free_pages_check(struct page *page)
378 {
379         if (unlikely(page_mapcount(page) |
380                 (page->mapping != NULL)  |
381                 (page_count(page) != 0)  |
382                 (page->flags & (
383                         1 << PG_lru     |
384                         1 << PG_private |
385                         1 << PG_locked  |
386                         1 << PG_active  |
387                         1 << PG_reclaim |
388                         1 << PG_slab    |
389                         1 << PG_swapcache |
390                         1 << PG_writeback |
391                         1 << PG_reserved |
392                         1 << PG_buddy ))))
393                 bad_page(page);
394         if (PageDirty(page))
395                 __ClearPageDirty(page);
396         /*
397          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
398          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
399          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
400          */
401         return PageReserved(page);
402 }
403
404 /*
405  * Frees a list of pages. 
406  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
407  * count is the number of pages to free.
408  *
409  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
410  * see if this freeing clears that state.
411  *
412  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
413  * pinned" detection logic.
414  */
415 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
416                                         struct list_head *list, int order)
417 {
418         spin_lock(&zone->lock);
419         zone->all_unreclaimable = 0;
420         zone->pages_scanned = 0;
421         while (count--) {
422                 struct page *page;
423
424                 BUG_ON(list_empty(list));
425                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
426                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
427                 list_del(&page->lru);
428                 __free_one_page(page, zone, order);
429         }
430         spin_unlock(&zone->lock);
431 }
432
433 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
434 {
435         LIST_HEAD(list);
436         list_add(&page->lru, &list);
437         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
438 }
439
440 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
441 {
442         unsigned long flags;
443         int i;
444         int reserved = 0;
445
446         if (arch_free_page(page, order))
447                 return;
448         if (!PageHighMem(page))
449                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
450                                            PAGE_SIZE<<order);
451
452         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
453                 reserved += free_pages_check(page + i);
454         if (reserved)
455                 return;
456
457         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
458         local_irq_save(flags);
459         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
460         free_one_page(page_zone(page), page, order);
461         local_irq_restore(flags);
462 }
463
464 /*
465  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
466  */
467 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
468 {
469         if (order == 0) {
470                 __ClearPageReserved(page);
471                 set_page_count(page, 0);
472                 set_page_refcounted(page);
473                 __free_page(page);
474         } else {
475                 int loop;
476
477                 prefetchw(page);
478                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
479                         struct page *p = &page[loop];
480
481                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
482                                 prefetchw(p + 1);
483                         __ClearPageReserved(p);
484                         set_page_count(p, 0);
485                 }
486
487                 set_page_refcounted(page);
488                 __free_pages(page, order);
489         }
490 }
491
492
493 /*
494  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
495  * Please do not alter this order without good reasons and regression
496  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
497  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
498  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
499  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
500  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
501  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
502  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
503  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
504  *
505  * -- wli
506  */
507 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
508         int low, int high, struct free_area *area)
509 {
510         unsigned long size = 1 << high;
511
512         while (high > low) {
513                 area--;
514                 high--;
515                 size >>= 1;
516                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
517                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
518                 area->nr_free++;
519                 set_page_order(&page[size], high);
520         }
521 }
522
523 /*
524  * This page is about to be returned from the page allocator
525  */
526 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
527 {
528         if (unlikely(page_mapcount(page) |
529                 (page->mapping != NULL)  |
530                 (page_count(page) != 0)  |
531                 (page->flags & (
532                         1 << PG_lru     |
533                         1 << PG_private |
534                         1 << PG_locked  |
535                         1 << PG_active  |
536                         1 << PG_dirty   |
537                         1 << PG_reclaim |
538                         1 << PG_slab    |
539                         1 << PG_swapcache |
540                         1 << PG_writeback |
541                         1 << PG_reserved |
542                         1 << PG_buddy ))))
543                 bad_page(page);
544
545         /*
546          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
547          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
548          */
549         if (PageReserved(page))
550                 return 1;
551
552         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
553                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
554                         1 << PG_fs_misc | 1 << PG_mappedtodisk);
555         set_page_private(page, 0);
556         set_page_refcounted(page);
557         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
558
559         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
560                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
561
562         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
563                 prep_compound_page(page, order);
564
565         return 0;
566 }
567
568 /* 
569  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
570  * Call me with the zone->lock already held.
571  */
572 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
573 {
574         struct free_area * area;
575         unsigned int current_order;
576         struct page *page;
577
578         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
579                 area = zone->free_area + current_order;
580                 if (list_empty(&area->free_list))
581                         continue;
582
583                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
584                 list_del(&page->lru);
585                 rmv_page_order(page);
586                 area->nr_free--;
587                 zone->free_pages -= 1UL << order;
588                 expand(zone, page, order, current_order, area);
589                 return page;
590         }
591
592         return NULL;
593 }
594
595 /* 
596  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
597  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
598  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
599  */
600 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
601                         unsigned long count, struct list_head *list)
602 {
603         int i;
604         
605         spin_lock(&zone->lock);
606         for (i = 0; i < count; ++i) {
607                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
608                 if (unlikely(page == NULL))
609                         break;
610                 list_add_tail(&page->lru, list);
611         }
612         spin_unlock(&zone->lock);
613         return i;
614 }
615
616 #ifdef CONFIG_NUMA
617 /*
618  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
619  * belong to the currently executing processor.
620  * Note that this function must be called with the thread pinned to
621  * a single processor.
622  */
623 void drain_node_pages(int nodeid)
624 {
625         int i, z;
626         unsigned long flags;
627
628         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
629                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
630                 struct per_cpu_pageset *pset;
631
632                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
633                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
634                         struct per_cpu_pages *pcp;
635
636                         pcp = &pset->pcp[i];
637                         if (pcp->count) {
638                                 local_irq_save(flags);
639                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
640                                 pcp->count = 0;
641                                 local_irq_restore(flags);
642                         }
643                 }
644         }
645 }
646 #endif
647
648 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
649 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
650 {
651         unsigned long flags;
652         struct zone *zone;
653         int i;
654
655         for_each_zone(zone) {
656                 struct per_cpu_pageset *pset;
657
658                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
659                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
660                         struct per_cpu_pages *pcp;
661
662                         pcp = &pset->pcp[i];
663                         local_irq_save(flags);
664                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
665                         pcp->count = 0;
666                         local_irq_restore(flags);
667                 }
668         }
669 }
670 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
671
672 #ifdef CONFIG_PM
673
674 void mark_free_pages(struct zone *zone)
675 {
676         unsigned long zone_pfn, flags;
677         int order;
678         struct list_head *curr;
679
680         if (!zone->spanned_pages)
681                 return;
682
683         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
684         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
685                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
686
687         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
688                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
689                         unsigned long start_pfn, i;
690
691                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
692
693                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
694                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
695         }
696         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
697 }
698
699 /*
700  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
701  */
702 void drain_local_pages(void)
703 {
704         unsigned long flags;
705
706         local_irq_save(flags);  
707         __drain_pages(smp_processor_id());
708         local_irq_restore(flags);       
709 }
710 #endif /* CONFIG_PM */
711
712 /*
713  * Free a 0-order page
714  */
715 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
716 {
717         struct zone *zone = page_zone(page);
718         struct per_cpu_pages *pcp;
719         unsigned long flags;
720
721         if (arch_free_page(page, 0))
722                 return;
723
724         if (PageAnon(page))
725                 page->mapping = NULL;
726         if (free_pages_check(page))
727                 return;
728
729         kernel_map_pages(page, 1, 0);
730
731         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
732         local_irq_save(flags);
733         __count_vm_event(PGFREE);
734         list_add(&page->lru, &pcp->list);
735         pcp->count++;
736         if (pcp->count >= pcp->high) {
737                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
738                 pcp->count -= pcp->batch;
739         }
740         local_irq_restore(flags);
741         put_cpu();
742 }
743
744 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
745 {
746         free_hot_cold_page(page, 0);
747 }
748         
749 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
750 {
751         free_hot_cold_page(page, 1);
752 }
753
754 /*
755  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
756  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
757  * Each sub-page must be freed individually.
758  *
759  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
760  * Please consult with lkml before using this in your driver.
761  */
762 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
763 {
764         int i;
765
766         BUG_ON(PageCompound(page));
767         BUG_ON(!page_count(page));
768         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
769                 set_page_refcounted(page + i);
770 }
771
772 /*
773  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
774  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
775  * or two.
776  */
777 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
778                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
779 {
780         unsigned long flags;
781         struct page *page;
782         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
783         int cpu;
784
785 again:
786         cpu  = get_cpu();
787         if (likely(order == 0)) {
788                 struct per_cpu_pages *pcp;
789
790                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
791                 local_irq_save(flags);
792                 if (!pcp->count) {
793                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
794                                                 pcp->batch, &pcp->list);
795                         if (unlikely(!pcp->count))
796                                 goto failed;
797                 }
798                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
799                 list_del(&page->lru);
800                 pcp->count--;
801         } else {
802                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
803                 page = __rmqueue(zone, order);
804                 spin_unlock(&zone->lock);
805                 if (!page)
806                         goto failed;
807         }
808
809         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
810         zone_statistics(zonelist, zone);
811         local_irq_restore(flags);
812         put_cpu();
813
814         BUG_ON(bad_range(zone, page));
815         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
816                 goto again;
817         return page;
818
819 failed:
820         local_irq_restore(flags);
821         put_cpu();
822         return NULL;
823 }
824
825 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
826 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
827 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
828 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
829 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
830 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
831 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
832
833 /*
834  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
835  * of the allocation.
836  */
837 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
838                       int classzone_idx, int alloc_flags)
839 {
840         /* free_pages my go negative - that's OK */
841         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
842         int o;
843
844         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
845                 min -= min / 2;
846         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
847                 min -= min / 4;
848
849         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
850                 return 0;
851         for (o = 0; o < order; o++) {
852                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
853                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
854
855                 /* Require fewer higher order pages to be free */
856                 min >>= 1;
857
858                 if (free_pages <= min)
859                         return 0;
860         }
861         return 1;
862 }
863
864 /*
865  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
866  * a page.
867  */
868 static struct page *
869 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
870                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
871 {
872         struct zone **z = zonelist->zones;
873         struct page *page = NULL;
874         int classzone_idx = zone_idx(*z);
875
876         /*
877          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
878          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
879          */
880         do {
881                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
882                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
883                         continue;
884
885                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
886                         unsigned long mark;
887                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
888                                 mark = (*z)->pages_min;
889                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
890                                 mark = (*z)->pages_low;
891                         else
892                                 mark = (*z)->pages_high;
893                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
894                                     classzone_idx, alloc_flags))
895                                 if (!zone_reclaim_mode ||
896                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
897                                         continue;
898                 }
899
900                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
901                 if (page) {
902                         break;
903                 }
904         } while (*(++z) != NULL);
905         return page;
906 }
907
908 /*
909  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
910  */
911 struct page * fastcall
912 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
913                 struct zonelist *zonelist)
914 {
915         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
916         struct zone **z;
917         struct page *page;
918         struct reclaim_state reclaim_state;
919         struct task_struct *p = current;
920         int do_retry;
921         int alloc_flags;
922         int did_some_progress;
923
924         might_sleep_if(wait);
925
926 restart:
927         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
928
929         if (unlikely(*z == NULL)) {
930                 /* Should this ever happen?? */
931                 return NULL;
932         }
933
934         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
935                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
936         if (page)
937                 goto got_pg;
938
939         do {
940                 wakeup_kswapd(*z, order);
941         } while (*(++z));
942
943         /*
944          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
945          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
946          * to how we want to proceed.
947          *
948          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
949          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
950          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
951          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
952          */
953         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
954         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
955                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
956         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
957                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
958         if (wait)
959                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
960
961         /*
962          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
963          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
964          *
965          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
966          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
967          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
968          */
969         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
970         if (page)
971                 goto got_pg;
972
973         /* This allocation should allow future memory freeing. */
974
975         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
976                         && !in_interrupt()) {
977                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
978 nofail_alloc:
979                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
980                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
981                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
982                         if (page)
983                                 goto got_pg;
984                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
985                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
986                                 goto nofail_alloc;
987                         }
988                 }
989                 goto nopage;
990         }
991
992         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
993         if (!wait)
994                 goto nopage;
995
996 rebalance:
997         cond_resched();
998
999         /* We now go into synchronous reclaim */
1000         cpuset_memory_pressure_bump();
1001         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1002         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1003         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1004
1005         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1006
1007         p->reclaim_state = NULL;
1008         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1009
1010         cond_resched();
1011
1012         if (likely(did_some_progress)) {
1013                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1014                                                 zonelist, alloc_flags);
1015                 if (page)
1016                         goto got_pg;
1017         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1018                 /*
1019                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1020                  * very high watermark here, this is only to catch
1021                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1022                  * under heavy pressure.
1023                  */
1024                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1025                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1026                 if (page)
1027                         goto got_pg;
1028
1029                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1030                 goto restart;
1031         }
1032
1033         /*
1034          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1035          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1036          *
1037          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1038          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1039          */
1040         do_retry = 0;
1041         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1042                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1043                         do_retry = 1;
1044                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1045                         do_retry = 1;
1046         }
1047         if (do_retry) {
1048                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1049                 goto rebalance;
1050         }
1051
1052 nopage:
1053         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1054                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1055                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1056                         p->comm, order, gfp_mask);
1057                 dump_stack();
1058                 show_mem();
1059         }
1060 got_pg:
1061         return page;
1062 }
1063
1064 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1065
1066 /*
1067  * Common helper functions.
1068  */
1069 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1070 {
1071         struct page * page;
1072         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1073         if (!page)
1074                 return 0;
1075         return (unsigned long) page_address(page);
1076 }
1077
1078 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1079
1080 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1081 {
1082         struct page * page;
1083
1084         /*
1085          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1086          * a highmem page
1087          */
1088         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1089
1090         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1091         if (page)
1092                 return (unsigned long) page_address(page);
1093         return 0;
1094 }
1095
1096 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1097
1098 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1099 {
1100         int i = pagevec_count(pvec);
1101
1102         while (--i >= 0)
1103                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1104 }
1105
1106 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1107 {
1108         if (put_page_testzero(page)) {
1109                 if (order == 0)
1110                         free_hot_page(page);
1111                 else
1112                         __free_pages_ok(page, order);
1113         }
1114 }
1115
1116 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1117
1118 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1119 {
1120         if (addr != 0) {
1121                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1122                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1123         }
1124 }
1125
1126 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1127
1128 /*
1129  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1130  */
1131 unsigned int nr_free_pages(void)
1132 {
1133         unsigned int sum = 0;
1134         struct zone *zone;
1135
1136         for_each_zone(zone)
1137                 sum += zone->free_pages;
1138
1139         return sum;
1140 }
1141
1142 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1143
1144 #ifdef CONFIG_NUMA
1145 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1146 {
1147         unsigned int i, sum = 0;
1148
1149         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1150                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1151
1152         return sum;
1153 }
1154 #endif
1155
1156 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1157 {
1158         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1159         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1160         unsigned int sum = 0;
1161
1162         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1163         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1164         struct zone *zone;
1165
1166         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1167                 unsigned long size = zone->present_pages;
1168                 unsigned long high = zone->pages_high;
1169                 if (size > high)
1170                         sum += size - high;
1171         }
1172
1173         return sum;
1174 }
1175
1176 /*
1177  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1178  */
1179 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1180 {
1181         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1186  */
1187 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1188 {
1189         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1190 }
1191
1192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1193 unsigned int nr_free_highpages (void)
1194 {
1195         pg_data_t *pgdat;
1196         unsigned int pages = 0;
1197
1198         for_each_online_pgdat(pgdat)
1199                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1200
1201         return pages;
1202 }
1203 #endif
1204
1205 #ifdef CONFIG_NUMA
1206 static void show_node(struct zone *zone)
1207 {
1208         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1209 }
1210 #else
1211 #define show_node(zone) do { } while (0)
1212 #endif
1213
1214 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1215 {
1216         val->totalram = totalram_pages;
1217         val->sharedram = 0;
1218         val->freeram = nr_free_pages();
1219         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1220 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1221         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1222         val->freehigh = nr_free_highpages();
1223 #else
1224         val->totalhigh = 0;
1225         val->freehigh = 0;
1226 #endif
1227         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1228         if (vx_flags(VXF_VIRT_MEM, 0))
1229                 vx_vsi_meminfo(val);
1230 }
1231
1232 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1233
1234 #ifdef CONFIG_NUMA
1235 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1236 {
1237         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1238
1239         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1240         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1241         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1242         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1243         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1244         if (vx_flags(VXF_VIRT_MEM, 0))
1245                 vx_vsi_meminfo(val);
1246 }
1247 #endif
1248
1249 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1250
1251 /*
1252  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1253  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1254  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1255  */
1256 void show_free_areas(void)
1257 {
1258         int cpu, temperature;
1259         unsigned long active;
1260         unsigned long inactive;
1261         unsigned long free;
1262         struct zone *zone;
1263
1264         for_each_zone(zone) {
1265                 show_node(zone);
1266                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1267
1268                 if (!populated_zone(zone)) {
1269                         printk(" empty\n");
1270                         continue;
1271                 } else
1272                         printk("\n");
1273
1274                 for_each_online_cpu(cpu) {
1275                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1276
1277                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1278
1279                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1280                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1281                                         cpu,
1282                                         temperature ? "cold" : "hot",
1283                                         pageset->pcp[temperature].high,
1284                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1285                                         pageset->pcp[temperature].count);
1286                 }
1287         }
1288
1289         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1290
1291         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1292                 K(nr_free_pages()),
1293                 K(nr_free_highpages()));
1294
1295         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1296                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1297                 active,
1298                 inactive,
1299                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1300                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1301                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1302                 nr_free_pages(),
1303                 global_page_state(NR_SLAB),
1304                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1305                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1306
1307         for_each_zone(zone) {
1308                 int i;
1309
1310                 show_node(zone);
1311                 printk("%s"
1312                         " free:%lukB"
1313                         " min:%lukB"
1314                         " low:%lukB"
1315                         " high:%lukB"
1316                         " active:%lukB"
1317                         " inactive:%lukB"
1318                         " present:%lukB"
1319                         " pages_scanned:%lu"
1320                         " all_unreclaimable? %s"
1321                         "\n",
1322                         zone->name,
1323                         K(zone->free_pages),
1324                         K(zone->pages_min),
1325                         K(zone->pages_low),
1326                         K(zone->pages_high),
1327                         K(zone->nr_active),
1328                         K(zone->nr_inactive),
1329                         K(zone->present_pages),
1330                         zone->pages_scanned,
1331                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1332                         );
1333                 printk("lowmem_reserve[]:");
1334                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1335                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1336                 printk("\n");
1337         }
1338
1339         for_each_zone(zone) {
1340                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1341
1342                 show_node(zone);
1343                 printk("%s: ", zone->name);
1344                 if (!populated_zone(zone)) {
1345                         printk("empty\n");
1346                         continue;
1347                 }
1348
1349                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1350                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1351                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1352                         total += nr[order] << order;
1353                 }
1354                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1355                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1356                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1357                 printk("= %lukB\n", K(total));
1358         }
1359
1360         show_swap_cache_info();
1361 }
1362
1363 /*
1364  * Builds allocation fallback zone lists.
1365  *
1366  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1367  */
1368 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1369                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1370 {
1371         struct zone *zone;
1372
1373         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1374
1375         do {
1376                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1377                 if (populated_zone(zone)) {
1378 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1379                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1380 #endif
1381                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1382                         check_highest_zone(zone_type);
1383                 }
1384                 zone_type--;
1385
1386         } while (zone_type >= 0);
1387         return nr_zones;
1388 }
1389
1390 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1391 {
1392         int res = ZONE_NORMAL;
1393         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1394                 res = ZONE_HIGHMEM;
1395         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1396                 res = ZONE_DMA32;
1397         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1398                 res = ZONE_DMA;
1399         return res;
1400 }
1401
1402 #ifdef CONFIG_NUMA
1403 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1404 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1405 /**
1406  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1407  * @node: node whose fallback list we're appending
1408  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1409  *
1410  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1411  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1412  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1413  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1414  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1415  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1416  * on them otherwise.
1417  * It returns -1 if no node is found.
1418  */
1419 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1420 {
1421         int n, val;
1422         int min_val = INT_MAX;
1423         int best_node = -1;
1424
1425         /* Use the local node if we haven't already */
1426         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1427                 node_set(node, *used_node_mask);
1428                 return node;
1429         }
1430
1431         for_each_online_node(n) {
1432                 cpumask_t tmp;
1433
1434                 /* Don't want a node to appear more than once */
1435                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1436                         continue;
1437
1438                 /* Use the distance array to find the distance */
1439                 val = node_distance(node, n);
1440
1441                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1442                 val += (n < node);
1443
1444                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1445                 tmp = node_to_cpumask(n);
1446                 if (!cpus_empty(tmp))
1447                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1448
1449                 /* Slight preference for less loaded node */
1450                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1451                 val += node_load[n];
1452
1453                 if (val < min_val) {
1454                         min_val = val;
1455                         best_node = n;
1456                 }
1457         }
1458
1459         if (best_node >= 0)
1460                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1461
1462         return best_node;
1463 }
1464
1465 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1466 {
1467         int i, j, k, node, local_node;
1468         int prev_node, load;
1469         struct zonelist *zonelist;
1470         nodemask_t used_mask;
1471
1472         /* initialize zonelists */
1473         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1474                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1475                 zonelist->zones[0] = NULL;
1476         }
1477
1478         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1479         local_node = pgdat->node_id;
1480         load = num_online_nodes();
1481         prev_node = local_node;
1482         nodes_clear(used_mask);
1483         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1484                 int distance = node_distance(local_node, node);
1485
1486                 /*
1487                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1488                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1489                  */
1490                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1491                         zone_reclaim_mode = 1;
1492
1493                 /*
1494                  * We don't want to pressure a particular node.
1495                  * So adding penalty to the first node in same
1496                  * distance group to make it round-robin.
1497                  */
1498
1499                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1500                         node_load[node] += load;
1501                 prev_node = node;
1502                 load--;
1503                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1504                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1505                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1506
1507                         k = highest_zone(i);
1508
1509                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1510                         zonelist->zones[j] = NULL;
1511                 }
1512         }
1513 }
1514
1515 #else   /* CONFIG_NUMA */
1516
1517 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1518 {
1519         int i, j, k, node, local_node;
1520
1521         local_node = pgdat->node_id;
1522         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1523                 struct zonelist *zonelist;
1524
1525                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1526
1527                 j = 0;
1528                 k = highest_zone(i);
1529                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1530                 /*
1531                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1532                  * of all the other nodes.
1533                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1534                  * building the zones for node N, we make sure that the
1535                  * zones coming right after the local ones are those from
1536                  * node N+1 (modulo N)
1537                  */
1538                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1539                         if (!node_online(node))
1540                                 continue;
1541                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1542                 }
1543                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1544                         if (!node_online(node))
1545                                 continue;
1546                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1547                 }
1548
1549                 zonelist->zones[j] = NULL;
1550         }
1551 }
1552
1553 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1554
1555 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1556 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1557 {
1558         int nid;
1559         for_each_online_node(nid)
1560                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1561         return 0;
1562 }
1563
1564 void __meminit build_all_zonelists(void)
1565 {
1566         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1567                 __build_all_zonelists(0);
1568                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1569         } else {
1570                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1571                    of zonelist */
1572                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1573                 /* cpuset refresh routine should be here */
1574         }
1575         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1576         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1577                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1582  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1583  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1584  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1585  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1586  * conservative, even though it seems large.
1587  *
1588  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1589  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1590  */
1591 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1592
1593 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1594 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1595 {
1596         unsigned long size = 1;
1597
1598         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1599
1600         while (size < pages)
1601                 size <<= 1;
1602
1603         /*
1604          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1605          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1606          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1607          */
1608         size = min(size, 4096UL);
1609
1610         return max(size, 4UL);
1611 }
1612 #else
1613 /*
1614  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1615  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1616  *
1617  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1618  *
1619  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1620  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1621  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1622  *
1623  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1624  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1625  *
1626  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1627  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1628  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1629  */
1630 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1631 {
1632         return 4096UL;
1633 }
1634 #endif
1635
1636 /*
1637  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1638  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1639  * hash function before the remainder is taken.
1640  */
1641 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1642 {
1643         return ffz(~size);
1644 }
1645
1646 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1647
1648 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1649                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1650 {
1651         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1652         int i;
1653
1654         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1655                 totalpages += zones_size[i];
1656         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1657
1658         realtotalpages = totalpages;
1659         if (zholes_size)
1660                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1661                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1662         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1663         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1664 }
1665
1666
1667 /*
1668  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1669  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1670  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1671  */
1672 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1673                 unsigned long start_pfn)
1674 {
1675         struct page *page;
1676         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1677         unsigned long pfn;
1678
1679         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1680                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1681                         continue;
1682                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
1683                         continue;
1684                 page = pfn_to_page(pfn);
1685                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1686                 init_page_count(page);
1687                 reset_page_mapcount(page);
1688                 SetPageReserved(page);
1689                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1690 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1691                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1692                 if (!is_highmem_idx(zone))
1693                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1694 #endif
1695         }
1696 }
1697
1698 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1699                                 unsigned long size)
1700 {
1701         int order;
1702         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1703                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1704                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1705         }
1706 }
1707
1708 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1709 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1710                 unsigned long size)
1711 {
1712         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1713         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1714
1715         if (FLAGS_HAS_NODE)
1716                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1717         else
1718                 for (; snum <= end; snum++)
1719                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1720 }
1721
1722 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1723 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1724         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1725 #endif
1726
1727 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1728 {
1729         int batch;
1730
1731         /*
1732          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1733          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1734          *
1735          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1736          */
1737         batch = zone->present_pages / 1024;
1738         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1739                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1740         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1741         if (batch < 1)
1742                 batch = 1;
1743
1744         /*
1745          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1746          * of 2 value was found to be more likely to have
1747          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1748          *
1749          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1750          * batches of pages, one task can end up with a lot
1751          * of pages of one half of the possible page colors
1752          * and the other with pages of the other colors.
1753          */
1754         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1755
1756         return batch;
1757 }
1758
1759 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1760 {
1761         struct per_cpu_pages *pcp;
1762
1763         memset(p, 0, sizeof(*p));
1764
1765         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1766         pcp->count = 0;
1767         pcp->high = 6 * batch;
1768         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1769         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1770
1771         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1772         pcp->count = 0;
1773         pcp->high = 2 * batch;
1774         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1775         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1776 }
1777
1778 /*
1779  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1780  * to the value high for the pageset p.
1781  */
1782
1783 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1784                                 unsigned long high)
1785 {
1786         struct per_cpu_pages *pcp;
1787
1788         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1789         pcp->high = high;
1790         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1791         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1792                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1793 }
1794
1795
1796 #ifdef CONFIG_NUMA
1797 /*
1798  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1799  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1800  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1801  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1802  * with interrupts disabled.
1803  *
1804  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1805  *
1806  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1807  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1808  * hotplugged processors.
1809  *
1810  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1811  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1812  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1813  */
1814 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1815
1816 /*
1817  * Dynamically allocate memory for the
1818  * per cpu pageset array in struct zone.
1819  */
1820 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1821 {
1822         struct zone *zone, *dzone;
1823
1824         for_each_zone(zone) {
1825
1826                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1827                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1828                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1829                         goto bad;
1830
1831                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1832
1833                 if (percpu_pagelist_fraction)
1834                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1835                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1836         }
1837
1838         return 0;
1839 bad:
1840         for_each_zone(dzone) {
1841                 if (dzone == zone)
1842                         break;
1843                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1844                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1845         }
1846         return -ENOMEM;
1847 }
1848
1849 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1850 {
1851         struct zone *zone;
1852
1853         for_each_zone(zone) {
1854                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1855
1856                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1857                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1858                         kfree(pset);
1859                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1860         }
1861 }
1862
1863 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1864                 unsigned long action,
1865                 void *hcpu)
1866 {
1867         int cpu = (long)hcpu;
1868         int ret = NOTIFY_OK;
1869
1870         switch (action) {
1871                 case CPU_UP_PREPARE:
1872                         if (process_zones(cpu))
1873                                 ret = NOTIFY_BAD;
1874                         break;
1875                 case CPU_UP_CANCELED:
1876                 case CPU_DEAD:
1877                         free_zone_pagesets(cpu);
1878                         break;
1879                 default:
1880                         break;
1881         }
1882         return ret;
1883 }
1884
1885 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1886         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1887
1888 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1889 {
1890         int err;
1891
1892         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1893          * A cpuup callback will do this for every cpu
1894          * as it comes online
1895          */
1896         err = process_zones(smp_processor_id());
1897         BUG_ON(err);
1898         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1899 }
1900
1901 #endif
1902
1903 static __meminit
1904 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1905 {
1906         int i;
1907         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1908         size_t alloc_size;
1909
1910         /*
1911          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1912          * per zone.
1913          */
1914         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1915                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1916         zone->wait_table_bits =
1917                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1918         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1919                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1920
1921         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1922                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1923                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1924         } else {
1925                 /*
1926                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1927                  * via memory hot-add.
1928                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1929                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1930                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1931                  * node itself as well.
1932                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1933                  * necessary.
1934                  */
1935                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1936         }
1937         if (!zone->wait_table)
1938                 return -ENOMEM;
1939
1940         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1941                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1942
1943         return 0;
1944 }
1945
1946 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1947 {
1948         int cpu;
1949         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1950
1951         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1952 #ifdef CONFIG_NUMA
1953                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1954                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1955                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1956 #else
1957                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1958 #endif
1959         }
1960         if (zone->present_pages)
1961                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1962                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1963 }
1964
1965 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1966                                         unsigned long zone_start_pfn,
1967                                         unsigned long size)
1968 {
1969         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1970         int ret;
1971         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1972         if (ret)
1973                 return ret;
1974         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1975
1976         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1977
1978         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1979
1980         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1981
1982         return 0;
1983 }
1984
1985 /*
1986  * Set up the zone data structures:
1987  *   - mark all pages reserved
1988  *   - mark all memory queues empty
1989  *   - clear the memory bitmaps
1990  */
1991 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1992                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1993 {
1994         unsigned long j;
1995         int nid = pgdat->node_id;
1996         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1997         int ret;
1998
1999         pgdat_resize_init(pgdat);
2000         pgdat->nr_zones = 0;
2001         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2002         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2003         
2004         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2005                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2006                 unsigned long size, realsize;
2007
2008                 realsize = size = zones_size[j];
2009                 if (zholes_size)
2010                         realsize -= zholes_size[j];
2011
2012                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2013                         nr_kernel_pages += realsize;
2014                 nr_all_pages += realsize;
2015
2016                 zone->spanned_pages = size;
2017                 zone->present_pages = realsize;
2018 #ifdef CONFIG_NUMA
2019                 zone->min_unmapped_ratio = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2020                                                 / 100;
2021                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2022 #endif
2023                 zone->name = zone_names[j];
2024                 spin_lock_init(&zone->lock);
2025                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2026                 zone_seqlock_init(zone);
2027                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2028                 zone->free_pages = 0;
2029
2030                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2031
2032                 zone_pcp_init(zone);
2033                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2034                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2035                 zone->nr_scan_active = 0;
2036                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2037                 zone->nr_active = 0;
2038                 zone->nr_inactive = 0;
2039                 zap_zone_vm_stats(zone);
2040                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2041                 if (!size)
2042                         continue;
2043
2044                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2045                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2046                 BUG_ON(ret);
2047                 zone_start_pfn += size;
2048         }
2049 }
2050
2051 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2052 {
2053         /* Skip empty nodes */
2054         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2055                 return;
2056
2057 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2058         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2059         if (!pgdat->node_mem_map) {
2060                 unsigned long size, start, end;
2061                 struct page *map;
2062
2063                 /*
2064                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2065                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2066                  * for the buddy allocator to function correctly.
2067                  */
2068                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2069                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2070                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2071                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2072                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2073                 if (!map)
2074                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2075                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2076         }
2077 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2078         /*
2079          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2080          */
2081         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2082                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2083 #endif
2084 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2085 }
2086
2087 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2088                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2089                 unsigned long *zholes_size)
2090 {
2091         pgdat->node_id = nid;
2092         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2093         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2094
2095         alloc_node_mem_map(pgdat);
2096
2097         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2098 }
2099
2100 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2101 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2102 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2103
2104 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2105 #endif
2106
2107 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2108 {
2109         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2110                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2111 }
2112
2113 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2114 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2115                                  unsigned long action, void *hcpu)
2116 {
2117         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2118
2119         if (action == CPU_DEAD) {
2120                 local_irq_disable();
2121                 __drain_pages(cpu);
2122                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2123                 local_irq_enable();
2124                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2125         }
2126         return NOTIFY_OK;
2127 }
2128 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2129
2130 void __init page_alloc_init(void)
2131 {
2132         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2137  *      or min_free_kbytes changes.
2138  */
2139 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2140 {
2141         struct pglist_data *pgdat;
2142         unsigned long reserve_pages = 0;
2143         int i, j;
2144
2145         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2146                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2147                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2148                         unsigned long max = 0;
2149
2150                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2151                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2152                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2153                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2154                         }
2155
2156                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2157                         max += zone->pages_high;
2158
2159                         if (max > zone->present_pages)
2160                                 max = zone->present_pages;
2161                         reserve_pages += max;
2162                 }
2163         }
2164         totalreserve_pages = reserve_pages;
2165 }
2166
2167 /*
2168  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2169  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2170  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2171  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2172  */
2173 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2174 {
2175         struct pglist_data *pgdat;
2176         int j, idx;
2177
2178         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2179                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2180                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2181                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2182
2183                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2184
2185                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2186                                 struct zone *lower_zone;
2187
2188                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2189                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2190
2191                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2192                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2193                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2194                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2195                         }
2196                 }
2197         }
2198
2199         /* update totalreserve_pages */
2200         calculate_totalreserve_pages();
2201 }
2202
2203 /*
2204  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2205  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2206  *      with respect to min_free_kbytes.
2207  */
2208 void setup_per_zone_pages_min(void)
2209 {
2210         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2211         unsigned long lowmem_pages = 0;
2212         struct zone *zone;
2213         unsigned long flags;
2214
2215         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2216         for_each_zone(zone) {
2217                 if (!is_highmem(zone))
2218                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2219         }
2220
2221         for_each_zone(zone) {
2222                 u64 tmp;
2223
2224                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2225                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2226                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2227                 if (is_highmem(zone)) {
2228                         /*
2229                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2230                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2231                          * value here.
2232                          *
2233                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2234                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2235                          * not be capped for highmem.
2236                          */
2237                         int min_pages;
2238
2239                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2240                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2241                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2242                         if (min_pages > 128)
2243                                 min_pages = 128;
2244                         zone->pages_min = min_pages;
2245                 } else {
2246                         /*
2247                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2248                          * proportionate to the zone's size.
2249                          */
2250                         zone->pages_min = tmp;
2251                 }
2252
2253                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2254                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2255                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2256         }
2257
2258         /* update totalreserve_pages */
2259         calculate_totalreserve_pages();
2260 }
2261
2262 /*
2263  * Initialise min_free_kbytes.
2264  *
2265  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2266  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2267  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2268  *
2269  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2270  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2271  *
2272  * which yields
2273  *
2274  * 16MB:        512k
2275  * 32MB:        724k
2276  * 64MB:        1024k
2277  * 128MB:       1448k
2278  * 256MB:       2048k
2279  * 512MB:       2896k
2280  * 1024MB:      4096k
2281  * 2048MB:      5792k
2282  * 4096MB:      8192k
2283  * 8192MB:      11584k
2284  * 16384MB:     16384k
2285  */
2286 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2287 {
2288         unsigned long lowmem_kbytes;
2289
2290         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2291
2292         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2293         if (min_free_kbytes < 128)
2294                 min_free_kbytes = 128;
2295         if (min_free_kbytes > 65536)
2296                 min_free_kbytes = 65536;
2297         setup_per_zone_pages_min();
2298         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2299         return 0;
2300 }
2301 module_init(init_per_zone_pages_min)
2302
2303 /*
2304  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2305  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2306  *      changes.
2307  */
2308 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2309         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2310 {
2311         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2312         setup_per_zone_pages_min();
2313         return 0;
2314 }
2315
2316 #ifdef CONFIG_NUMA
2317 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2318         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2319 {
2320         struct zone *zone;
2321         int rc;
2322
2323         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2324         if (rc)
2325                 return rc;
2326
2327         for_each_zone(zone)
2328                 zone->min_unmapped_ratio = (zone->present_pages *
2329                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2330         return 0;
2331 }
2332
2333 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2334         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2335 {
2336         struct zone *zone;
2337         int rc;
2338
2339         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2340         if (rc)
2341                 return rc;
2342
2343         for_each_zone(zone)
2344                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
2345                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
2346         return 0;
2347 }
2348 #endif
2349
2350 /*
2351  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2352  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2353  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2354  *
2355  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2356  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2357  * if in function of the boot time zone sizes.
2358  */
2359 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2360         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2361 {
2362         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2363         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2364         return 0;
2365 }
2366
2367 /*
2368  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2369  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2370  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2371  */
2372
2373 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2374         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2375 {
2376         struct zone *zone;
2377         unsigned int cpu;
2378         int ret;
2379
2380         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2381         if (!write || (ret == -EINVAL))
2382                 return ret;
2383         for_each_zone(zone) {
2384                 for_each_online_cpu(cpu) {
2385                         unsigned long  high;
2386                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2387                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2388                 }
2389         }
2390         return 0;
2391 }
2392
2393 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2394
2395 #ifdef CONFIG_NUMA
2396 static int __init set_hashdist(char *str)
2397 {
2398         if (!str)
2399                 return 0;
2400         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2401         return 1;
2402 }
2403 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2404 #endif
2405
2406 /*
2407  * allocate a large system hash table from bootmem
2408  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2409  *   quantity of entries
2410  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2411  */
2412 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2413                                      unsigned long bucketsize,
2414                                      unsigned long numentries,
2415                                      int scale,
2416                                      int flags,
2417                                      unsigned int *_hash_shift,
2418                                      unsigned int *_hash_mask,
2419                                      unsigned long limit)
2420 {
2421         unsigned long long max = limit;
2422         unsigned long log2qty, size;
2423         void *table = NULL;
2424
2425         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2426         if (!numentries) {
2427                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2428                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2429                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2430                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2431                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2432
2433                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2434                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2435                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2436                 else
2437                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2438         }
2439         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2440
2441         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2442         if (max == 0) {
2443                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2444                 do_div(max, bucketsize);
2445         }
2446
2447         if (numentries > max)
2448                 numentries = max;
2449
2450         log2qty = long_log2(numentries);
2451
2452         do {
2453                 size = bucketsize << log2qty;
2454                 if (flags & HASH_EARLY)
2455                         table = alloc_bootmem(size);
2456                 else if (hashdist)
2457                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2458                 else {
2459                         unsigned long order;
2460                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2461                                 ;
2462                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2463                 }
2464         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2465
2466         if (!table)
2467                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2468
2469         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2470                tablename,
2471                (1U << log2qty),
2472                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2473                size);
2474
2475         if (_hash_shift)
2476                 *_hash_shift = log2qty;
2477         if (_hash_mask)
2478                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2479
2480         return table;
2481 }
2482
2483 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
2484 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
2485 {
2486         return __pfn_to_page(pfn);
2487 }
2488 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
2489 {
2490         return __page_to_pfn(page);
2491 }
2492 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
2493 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
2494 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */