[PATCH] Optimize free_one_page
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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 totalreserve_pages __read_mostly;
55 long nr_swap_pages;
56 int percpu_pagelist_fraction;
57
58 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
59
60 /*
61  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
62  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
63  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
64  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
65  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
66  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
67  *
68  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
69  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
70  */
71 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
72          256,
73 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
74          256,
75 #endif
76 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
77          32
78 #endif
79 };
80
81 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
82
83 /*
84  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
85  * id is encoded in the upper bits of page->flags
86  */
87 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
88 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
89
90 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
91          "DMA",
92 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
93          "DMA32",
94 #endif
95          "Normal",
96 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
97          "HighMem"
98 #endif
99 };
100
101 int min_free_kbytes = 1024;
102
103 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
104 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
105
106 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
107 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
108 {
109         int ret = 0;
110         unsigned seq;
111         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
112
113         do {
114                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
115                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
116                         ret = 1;
117                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
118                         ret = 1;
119         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
120
121         return ret;
122 }
123
124 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
125 {
126 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
127         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
128                 return 0;
129 #endif
130         if (zone != page_zone(page))
131                 return 0;
132
133         return 1;
134 }
135 /*
136  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
137  */
138 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
139 {
140         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
141                 return 1;
142         if (!page_is_consistent(zone, page))
143                 return 1;
144
145         return 0;
146 }
147 #else
148 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
149 {
150         return 0;
151 }
152 #endif
153
154 static void bad_page(struct page *page)
155 {
156         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
157                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
158                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
159                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
160                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
161                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
162                 page_mapcount(page), page_count(page));
163         dump_stack();
164         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
165                         1 << PG_private |
166                         1 << PG_locked  |
167                         1 << PG_active  |
168                         1 << PG_dirty   |
169                         1 << PG_reclaim |
170                         1 << PG_slab    |
171                         1 << PG_swapcache |
172                         1 << PG_writeback |
173                         1 << PG_buddy );
174         set_page_count(page, 0);
175         reset_page_mapcount(page);
176         page->mapping = NULL;
177         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
178 }
179
180 /*
181  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
182  *
183  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
184  *
185  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
186  *
187  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
188  * the head page (even the head page has this).
189  *
190  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
191  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
192  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
193  */
194
195 static void free_compound_page(struct page *page)
196 {
197         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
198 }
199
200 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
201 {
202         int i;
203         int nr_pages = 1 << order;
204
205         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
206         page[1].lru.prev = (void *)order;
207         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
208                 struct page *p = page + i;
209
210                 __SetPageCompound(p);
211                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
212         }
213 }
214
215 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
216 {
217         int i;
218         int nr_pages = 1 << order;
219
220         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
221                 bad_page(page);
222
223         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
224                 struct page *p = page + i;
225
226                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
227                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
228                         bad_page(page);
229                 __ClearPageCompound(p);
230         }
231 }
232
233 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
234 {
235         int i;
236
237         VM_BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
238         /*
239          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
240          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
241          */
242         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
243         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
244                 clear_highpage(page + i);
245 }
246
247 /*
248  * function for dealing with page's order in buddy system.
249  * zone->lock is already acquired when we use these.
250  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
251  */
252 static inline unsigned long page_order(struct page *page)
253 {
254         return page_private(page);
255 }
256
257 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
258 {
259         set_page_private(page, order);
260         __SetPageBuddy(page);
261 }
262
263 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
264 {
265         __ClearPageBuddy(page);
266         set_page_private(page, 0);
267 }
268
269 /*
270  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
271  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
272  *
273  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
274  * the following equation:
275  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
276  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
277  * 1 buddy is #10:
278  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
279  *
280  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
281  * satisfies the following equation:
282  *     P = B & ~(1 << O)
283  *
284  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
285  */
286 static inline struct page *
287 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
288 {
289         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
290
291         return page + (buddy_idx - page_idx);
292 }
293
294 static inline unsigned long
295 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
296 {
297         return (page_idx & ~(1 << order));
298 }
299
300 /*
301  * This function checks whether a page is free && is the buddy
302  * we can do coalesce a page and its buddy if
303  * (a) the buddy is not in a hole &&
304  * (b) the buddy is in the buddy system &&
305  * (c) a page and its buddy have the same order &&
306  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
307  *
308  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
309  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
310  *
311  * For recording page's order, we use page_private(page).
312  */
313 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
314                                                                 int order)
315 {
316 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
317         if (!pfn_valid(page_to_pfn(buddy)))
318                 return 0;
319 #endif
320
321         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
322                 return 0;
323
324         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
325                 BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
326                 return 1;
327         }
328         return 0;
329 }
330
331 /*
332  * Freeing function for a buddy system allocator.
333  *
334  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
335  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
336  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
337  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
338  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
339  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
340  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
341  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
342  * parts of the VM system.
343  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
344  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
345  * order is recorded in page_private(page) field.
346  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
347  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
348  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
349  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
350  * triggers coalescing into a block of larger size.            
351  *
352  * -- wli
353  */
354
355 static inline void __free_one_page(struct page *page,
356                 struct zone *zone, unsigned int order)
357 {
358         unsigned long page_idx;
359         int order_size = 1 << order;
360
361         if (unlikely(PageCompound(page)))
362                 destroy_compound_page(page, order);
363
364         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
365
366         VM_BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
367         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
368
369         zone->free_pages += order_size;
370         while (order < MAX_ORDER-1) {
371                 unsigned long combined_idx;
372                 struct free_area *area;
373                 struct page *buddy;
374
375                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
376                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
377                         break;          /* Move the buddy up one level. */
378
379                 list_del(&buddy->lru);
380                 area = zone->free_area + order;
381                 area->nr_free--;
382                 rmv_page_order(buddy);
383                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
384                 page = page + (combined_idx - page_idx);
385                 page_idx = combined_idx;
386                 order++;
387         }
388         set_page_order(page, order);
389         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
390         zone->free_area[order].nr_free++;
391 }
392
393 static inline int free_pages_check(struct page *page)
394 {
395         if (unlikely(page_mapcount(page) |
396                 (page->mapping != NULL)  |
397                 (page_count(page) != 0)  |
398                 (page->flags & (
399                         1 << PG_lru     |
400                         1 << PG_private |
401                         1 << PG_locked  |
402                         1 << PG_active  |
403                         1 << PG_reclaim |
404                         1 << PG_slab    |
405                         1 << PG_swapcache |
406                         1 << PG_writeback |
407                         1 << PG_reserved |
408                         1 << PG_buddy ))))
409                 bad_page(page);
410         if (PageDirty(page))
411                 __ClearPageDirty(page);
412         /*
413          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
414          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
415          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
416          */
417         return PageReserved(page);
418 }
419
420 /*
421  * Frees a list of pages. 
422  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
423  * count is the number of pages to free.
424  *
425  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
426  * see if this freeing clears that state.
427  *
428  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
429  * pinned" detection logic.
430  */
431 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
432                                         struct list_head *list, int order)
433 {
434         spin_lock(&zone->lock);
435         zone->all_unreclaimable = 0;
436         zone->pages_scanned = 0;
437         while (count--) {
438                 struct page *page;
439
440                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
441                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
442                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
443                 list_del(&page->lru);
444                 __free_one_page(page, zone, order);
445         }
446         spin_unlock(&zone->lock);
447 }
448
449 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
450 {
451         spin_lock(&zone->lock);
452         zone->all_unreclaimable = 0;
453         zone->pages_scanned = 0;
454         __free_one_page(page, zone ,order);
455         spin_unlock(&zone->lock);
456 }
457
458 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
459 {
460         unsigned long flags;
461         int i;
462         int reserved = 0;
463
464         arch_free_page(page, order);
465         if (!PageHighMem(page))
466                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
467                                            PAGE_SIZE<<order);
468
469         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
470                 reserved += free_pages_check(page + i);
471         if (reserved)
472                 return;
473
474         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
475         local_irq_save(flags);
476         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
477         free_one_page(page_zone(page), page, order);
478         local_irq_restore(flags);
479 }
480
481 /*
482  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
483  */
484 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
485 {
486         if (order == 0) {
487                 __ClearPageReserved(page);
488                 set_page_count(page, 0);
489                 set_page_refcounted(page);
490                 __free_page(page);
491         } else {
492                 int loop;
493
494                 prefetchw(page);
495                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
496                         struct page *p = &page[loop];
497
498                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
499                                 prefetchw(p + 1);
500                         __ClearPageReserved(p);
501                         set_page_count(p, 0);
502                 }
503
504                 set_page_refcounted(page);
505                 __free_pages(page, order);
506         }
507 }
508
509
510 /*
511  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
512  * Please do not alter this order without good reasons and regression
513  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
514  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
515  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
516  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
517  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
518  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
519  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
520  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
521  *
522  * -- wli
523  */
524 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
525         int low, int high, struct free_area *area)
526 {
527         unsigned long size = 1 << high;
528
529         while (high > low) {
530                 area--;
531                 high--;
532                 size >>= 1;
533                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
534                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
535                 area->nr_free++;
536                 set_page_order(&page[size], high);
537         }
538 }
539
540 /*
541  * This page is about to be returned from the page allocator
542  */
543 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
544 {
545         if (unlikely(page_mapcount(page) |
546                 (page->mapping != NULL)  |
547                 (page_count(page) != 0)  |
548                 (page->flags & (
549                         1 << PG_lru     |
550                         1 << PG_private |
551                         1 << PG_locked  |
552                         1 << PG_active  |
553                         1 << PG_dirty   |
554                         1 << PG_reclaim |
555                         1 << PG_slab    |
556                         1 << PG_swapcache |
557                         1 << PG_writeback |
558                         1 << PG_reserved |
559                         1 << PG_buddy ))))
560                 bad_page(page);
561
562         /*
563          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
564          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
565          */
566         if (PageReserved(page))
567                 return 1;
568
569         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
570                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
571                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
572         set_page_private(page, 0);
573         set_page_refcounted(page);
574         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
575
576         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
577                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
578
579         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
580                 prep_compound_page(page, order);
581
582         return 0;
583 }
584
585 /* 
586  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
587  * Call me with the zone->lock already held.
588  */
589 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
590 {
591         struct free_area * area;
592         unsigned int current_order;
593         struct page *page;
594
595         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
596                 area = zone->free_area + current_order;
597                 if (list_empty(&area->free_list))
598                         continue;
599
600                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
601                 list_del(&page->lru);
602                 rmv_page_order(page);
603                 area->nr_free--;
604                 zone->free_pages -= 1UL << order;
605                 expand(zone, page, order, current_order, area);
606                 return page;
607         }
608
609         return NULL;
610 }
611
612 /* 
613  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
614  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
615  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
616  */
617 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
618                         unsigned long count, struct list_head *list)
619 {
620         int i;
621         
622         spin_lock(&zone->lock);
623         for (i = 0; i < count; ++i) {
624                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
625                 if (unlikely(page == NULL))
626                         break;
627                 list_add_tail(&page->lru, list);
628         }
629         spin_unlock(&zone->lock);
630         return i;
631 }
632
633 #ifdef CONFIG_NUMA
634 /*
635  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
636  * belong to the currently executing processor.
637  * Note that this function must be called with the thread pinned to
638  * a single processor.
639  */
640 void drain_node_pages(int nodeid)
641 {
642         int i;
643         enum zone_type z;
644         unsigned long flags;
645
646         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
647                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
648                 struct per_cpu_pageset *pset;
649
650                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
651                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
652                         struct per_cpu_pages *pcp;
653
654                         pcp = &pset->pcp[i];
655                         if (pcp->count) {
656                                 local_irq_save(flags);
657                                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
658                                 pcp->count = 0;
659                                 local_irq_restore(flags);
660                         }
661                 }
662         }
663 }
664 #endif
665
666 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
667 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
668 {
669         unsigned long flags;
670         struct zone *zone;
671         int i;
672
673         for_each_zone(zone) {
674                 struct per_cpu_pageset *pset;
675
676                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
677                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
678                         struct per_cpu_pages *pcp;
679
680                         pcp = &pset->pcp[i];
681                         local_irq_save(flags);
682                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
683                         pcp->count = 0;
684                         local_irq_restore(flags);
685                 }
686         }
687 }
688 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
689
690 #ifdef CONFIG_PM
691
692 void mark_free_pages(struct zone *zone)
693 {
694         unsigned long zone_pfn, flags;
695         int order;
696         struct list_head *curr;
697
698         if (!zone->spanned_pages)
699                 return;
700
701         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
702         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
703                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
704
705         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
706                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
707                         unsigned long start_pfn, i;
708
709                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
710
711                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
712                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
713         }
714         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
715 }
716
717 /*
718  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
719  */
720 void drain_local_pages(void)
721 {
722         unsigned long flags;
723
724         local_irq_save(flags);  
725         __drain_pages(smp_processor_id());
726         local_irq_restore(flags);       
727 }
728 #endif /* CONFIG_PM */
729
730 /*
731  * Free a 0-order page
732  */
733 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
734 {
735         struct zone *zone = page_zone(page);
736         struct per_cpu_pages *pcp;
737         unsigned long flags;
738
739         arch_free_page(page, 0);
740
741         if (PageAnon(page))
742                 page->mapping = NULL;
743         if (free_pages_check(page))
744                 return;
745
746         kernel_map_pages(page, 1, 0);
747
748         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
749         local_irq_save(flags);
750         __count_vm_event(PGFREE);
751         list_add(&page->lru, &pcp->list);
752         pcp->count++;
753         if (pcp->count >= pcp->high) {
754                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
755                 pcp->count -= pcp->batch;
756         }
757         local_irq_restore(flags);
758         put_cpu();
759 }
760
761 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
762 {
763         free_hot_cold_page(page, 0);
764 }
765         
766 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
767 {
768         free_hot_cold_page(page, 1);
769 }
770
771 /*
772  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
773  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
774  * Each sub-page must be freed individually.
775  *
776  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
777  * Please consult with lkml before using this in your driver.
778  */
779 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
780 {
781         int i;
782
783         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
784         VM_BUG_ON(!page_count(page));
785         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
786                 set_page_refcounted(page + i);
787 }
788
789 /*
790  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
791  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
792  * or two.
793  */
794 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
795                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
796 {
797         unsigned long flags;
798         struct page *page;
799         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
800         int cpu;
801
802 again:
803         cpu  = get_cpu();
804         if (likely(order == 0)) {
805                 struct per_cpu_pages *pcp;
806
807                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
808                 local_irq_save(flags);
809                 if (!pcp->count) {
810                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
811                                                 pcp->batch, &pcp->list);
812                         if (unlikely(!pcp->count))
813                                 goto failed;
814                 }
815                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
816                 list_del(&page->lru);
817                 pcp->count--;
818         } else {
819                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
820                 page = __rmqueue(zone, order);
821                 spin_unlock(&zone->lock);
822                 if (!page)
823                         goto failed;
824         }
825
826         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
827         zone_statistics(zonelist, zone);
828         local_irq_restore(flags);
829         put_cpu();
830
831         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
832         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
833                 goto again;
834         return page;
835
836 failed:
837         local_irq_restore(flags);
838         put_cpu();
839         return NULL;
840 }
841
842 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
843 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
844 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
845 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
846 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
847 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
848 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
849
850 /*
851  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
852  * of the allocation.
853  */
854 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
855                       int classzone_idx, int alloc_flags)
856 {
857         /* free_pages my go negative - that's OK */
858         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
859         int o;
860
861         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
862                 min -= min / 2;
863         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
864                 min -= min / 4;
865
866         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
867                 return 0;
868         for (o = 0; o < order; o++) {
869                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
870                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
871
872                 /* Require fewer higher order pages to be free */
873                 min >>= 1;
874
875                 if (free_pages <= min)
876                         return 0;
877         }
878         return 1;
879 }
880
881 /*
882  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
883  * a page.
884  */
885 static struct page *
886 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
887                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
888 {
889         struct zone **z = zonelist->zones;
890         struct page *page = NULL;
891         int classzone_idx = zone_idx(*z);
892         struct zone *zone;
893
894         /*
895          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
896          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
897          */
898         do {
899                 zone = *z;
900                 if (unlikely((gfp_mask & __GFP_THISNODE) &&
901                         zone->zone_pgdat != zonelist->zones[0]->zone_pgdat))
902                                 break;
903                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
904                                 !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
905                         continue;
906
907                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
908                         unsigned long mark;
909                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
910                                 mark = zone->pages_min;
911                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
912                                 mark = zone->pages_low;
913                         else
914                                 mark = zone->pages_high;
915                         if (!zone_watermark_ok(zone , order, mark,
916                                     classzone_idx, alloc_flags))
917                                 if (!zone_reclaim_mode ||
918                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
919                                         continue;
920                 }
921
922                 page = buffered_rmqueue(zonelist, zone, order, gfp_mask);
923                 if (page) {
924                         break;
925                 }
926         } while (*(++z) != NULL);
927         return page;
928 }
929
930 /*
931  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
932  */
933 struct page * fastcall
934 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
935                 struct zonelist *zonelist)
936 {
937         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
938         struct zone **z;
939         struct page *page;
940         struct reclaim_state reclaim_state;
941         struct task_struct *p = current;
942         int do_retry;
943         int alloc_flags;
944         int did_some_progress;
945
946         might_sleep_if(wait);
947
948 restart:
949         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
950
951         if (unlikely(*z == NULL)) {
952                 /* Should this ever happen?? */
953                 return NULL;
954         }
955
956         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
957                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
958         if (page)
959                 goto got_pg;
960
961         do {
962                 wakeup_kswapd(*z, order);
963         } while (*(++z));
964
965         /*
966          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
967          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
968          * to how we want to proceed.
969          *
970          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
971          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
972          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
973          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
974          */
975         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
976         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
977                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
978         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
979                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
980         if (wait)
981                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
982
983         /*
984          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
985          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
986          *
987          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
988          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
989          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
990          */
991         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
992         if (page)
993                 goto got_pg;
994
995         /* This allocation should allow future memory freeing. */
996
997         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
998                         && !in_interrupt()) {
999                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
1000 nofail_alloc:
1001                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
1002                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1003                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
1004                         if (page)
1005                                 goto got_pg;
1006                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
1007                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1008                                 goto nofail_alloc;
1009                         }
1010                 }
1011                 goto nopage;
1012         }
1013
1014         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1015         if (!wait)
1016                 goto nopage;
1017
1018 rebalance:
1019         cond_resched();
1020
1021         /* We now go into synchronous reclaim */
1022         cpuset_memory_pressure_bump();
1023         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1024         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1025         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1026
1027         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
1028
1029         p->reclaim_state = NULL;
1030         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1031
1032         cond_resched();
1033
1034         if (likely(did_some_progress)) {
1035                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1036                                                 zonelist, alloc_flags);
1037                 if (page)
1038                         goto got_pg;
1039         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1040                 /*
1041                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1042                  * very high watermark here, this is only to catch
1043                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1044                  * under heavy pressure.
1045                  */
1046                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1047                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1048                 if (page)
1049                         goto got_pg;
1050
1051                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1052                 goto restart;
1053         }
1054
1055         /*
1056          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1057          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1058          *
1059          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1060          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1061          */
1062         do_retry = 0;
1063         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1064                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1065                         do_retry = 1;
1066                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1067                         do_retry = 1;
1068         }
1069         if (do_retry) {
1070                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1071                 goto rebalance;
1072         }
1073
1074 nopage:
1075         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1076                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1077                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1078                         p->comm, order, gfp_mask);
1079                 dump_stack();
1080                 show_mem();
1081         }
1082 got_pg:
1083         return page;
1084 }
1085
1086 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1087
1088 /*
1089  * Common helper functions.
1090  */
1091 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1092 {
1093         struct page * page;
1094         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1095         if (!page)
1096                 return 0;
1097         return (unsigned long) page_address(page);
1098 }
1099
1100 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1101
1102 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1103 {
1104         struct page * page;
1105
1106         /*
1107          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1108          * a highmem page
1109          */
1110         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1111
1112         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1113         if (page)
1114                 return (unsigned long) page_address(page);
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1119
1120 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1121 {
1122         int i = pagevec_count(pvec);
1123
1124         while (--i >= 0)
1125                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1126 }
1127
1128 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1129 {
1130         if (put_page_testzero(page)) {
1131                 if (order == 0)
1132                         free_hot_page(page);
1133                 else
1134                         __free_pages_ok(page, order);
1135         }
1136 }
1137
1138 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1139
1140 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1141 {
1142         if (addr != 0) {
1143                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1144                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1145         }
1146 }
1147
1148 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1149
1150 /*
1151  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1152  */
1153 unsigned int nr_free_pages(void)
1154 {
1155         unsigned int sum = 0;
1156         struct zone *zone;
1157
1158         for_each_zone(zone)
1159                 sum += zone->free_pages;
1160
1161         return sum;
1162 }
1163
1164 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1165
1166 #ifdef CONFIG_NUMA
1167 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1168 {
1169         unsigned int sum = 0;
1170         enum zone_type i;
1171
1172         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1173                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1174
1175         return sum;
1176 }
1177 #endif
1178
1179 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1180 {
1181         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1182         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1183         unsigned int sum = 0;
1184
1185         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1186         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1187         struct zone *zone;
1188
1189         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1190                 unsigned long size = zone->present_pages;
1191                 unsigned long high = zone->pages_high;
1192                 if (size > high)
1193                         sum += size - high;
1194         }
1195
1196         return sum;
1197 }
1198
1199 /*
1200  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1201  */
1202 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1203 {
1204         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1209  */
1210 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1211 {
1212         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1213 }
1214 #ifdef CONFIG_NUMA
1215 static void show_node(struct zone *zone)
1216 {
1217         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1218 }
1219 #else
1220 #define show_node(zone) do { } while (0)
1221 #endif
1222
1223 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1224 {
1225         val->totalram = totalram_pages;
1226         val->sharedram = 0;
1227         val->freeram = nr_free_pages();
1228         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1229         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1230         val->freehigh = nr_free_highpages();
1231         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1232 }
1233
1234 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1235
1236 #ifdef CONFIG_NUMA
1237 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1238 {
1239         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1240
1241         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1242         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1243 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1244         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1245         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1246 #else
1247         val->totalhigh = 0;
1248         val->freehigh = 0;
1249 #endif
1250         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1251 }
1252 #endif
1253
1254 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1255
1256 /*
1257  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1258  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1259  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1260  */
1261 void show_free_areas(void)
1262 {
1263         int cpu, temperature;
1264         unsigned long active;
1265         unsigned long inactive;
1266         unsigned long free;
1267         struct zone *zone;
1268
1269         for_each_zone(zone) {
1270                 show_node(zone);
1271                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1272
1273                 if (!populated_zone(zone)) {
1274                         printk(" empty\n");
1275                         continue;
1276                 } else
1277                         printk("\n");
1278
1279                 for_each_online_cpu(cpu) {
1280                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1281
1282                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1283
1284                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1285                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1286                                         cpu,
1287                                         temperature ? "cold" : "hot",
1288                                         pageset->pcp[temperature].high,
1289                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1290                                         pageset->pcp[temperature].count);
1291                 }
1292         }
1293
1294         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1295
1296         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1297                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1298                 active,
1299                 inactive,
1300                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
1301                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
1302                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
1303                 nr_free_pages(),
1304                 global_page_state(NR_SLAB),
1305                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
1306                 global_page_state(NR_PAGETABLE));
1307
1308         for_each_zone(zone) {
1309                 int i;
1310
1311                 show_node(zone);
1312                 printk("%s"
1313                         " free:%lukB"
1314                         " min:%lukB"
1315                         " low:%lukB"
1316                         " high:%lukB"
1317                         " active:%lukB"
1318                         " inactive:%lukB"
1319                         " present:%lukB"
1320                         " pages_scanned:%lu"
1321                         " all_unreclaimable? %s"
1322                         "\n",
1323                         zone->name,
1324                         K(zone->free_pages),
1325                         K(zone->pages_min),
1326                         K(zone->pages_low),
1327                         K(zone->pages_high),
1328                         K(zone->nr_active),
1329                         K(zone->nr_inactive),
1330                         K(zone->present_pages),
1331                         zone->pages_scanned,
1332                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1333                         );
1334                 printk("lowmem_reserve[]:");
1335                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1336                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1337                 printk("\n");
1338         }
1339
1340         for_each_zone(zone) {
1341                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
1342
1343                 show_node(zone);
1344                 printk("%s: ", zone->name);
1345                 if (!populated_zone(zone)) {
1346                         printk("empty\n");
1347                         continue;
1348                 }
1349
1350                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1351                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1352                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
1353                         total += nr[order] << order;
1354                 }
1355                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1356                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
1357                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
1358                 printk("= %lukB\n", K(total));
1359         }
1360
1361         show_swap_cache_info();
1362 }
1363
1364 /*
1365  * Builds allocation fallback zone lists.
1366  *
1367  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1368  */
1369 static int __meminit build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1370                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, enum zone_type zone_type)
1371 {
1372         struct zone *zone;
1373
1374         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
1375         zone_type++;
1376
1377         do {
1378                 zone_type--;
1379                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1380                 if (populated_zone(zone)) {
1381                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1382                         check_highest_zone(zone_type);
1383                 }
1384
1385         } while (zone_type);
1386         return nr_zones;
1387 }
1388
1389 #ifdef CONFIG_NUMA
1390 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1391 static int __meminitdata node_load[MAX_NUMNODES];
1392 /**
1393  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1394  * @node: node whose fallback list we're appending
1395  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1396  *
1397  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1398  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1399  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1400  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1401  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1402  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1403  * on them otherwise.
1404  * It returns -1 if no node is found.
1405  */
1406 static int __meminit find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1407 {
1408         int n, val;
1409         int min_val = INT_MAX;
1410         int best_node = -1;
1411
1412         /* Use the local node if we haven't already */
1413         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1414                 node_set(node, *used_node_mask);
1415                 return node;
1416         }
1417
1418         for_each_online_node(n) {
1419                 cpumask_t tmp;
1420
1421                 /* Don't want a node to appear more than once */
1422                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1423                         continue;
1424
1425                 /* Use the distance array to find the distance */
1426                 val = node_distance(node, n);
1427
1428                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1429                 val += (n < node);
1430
1431                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1432                 tmp = node_to_cpumask(n);
1433                 if (!cpus_empty(tmp))
1434                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1435
1436                 /* Slight preference for less loaded node */
1437                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1438                 val += node_load[n];
1439
1440                 if (val < min_val) {
1441                         min_val = val;
1442                         best_node = n;
1443                 }
1444         }
1445
1446         if (best_node >= 0)
1447                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1448
1449         return best_node;
1450 }
1451
1452 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1453 {
1454         int j, node, local_node;
1455         enum zone_type i;
1456         int prev_node, load;
1457         struct zonelist *zonelist;
1458         nodemask_t used_mask;
1459
1460         /* initialize zonelists */
1461         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1462                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1463                 zonelist->zones[0] = NULL;
1464         }
1465
1466         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1467         local_node = pgdat->node_id;
1468         load = num_online_nodes();
1469         prev_node = local_node;
1470         nodes_clear(used_mask);
1471         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1472                 int distance = node_distance(local_node, node);
1473
1474                 /*
1475                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1476                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1477                  */
1478                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1479                         zone_reclaim_mode = 1;
1480
1481                 /*
1482                  * We don't want to pressure a particular node.
1483                  * So adding penalty to the first node in same
1484                  * distance group to make it round-robin.
1485                  */
1486
1487                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1488                         node_load[node] += load;
1489                 prev_node = node;
1490                 load--;
1491                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1492                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1493                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1494
1495                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1496                         zonelist->zones[j] = NULL;
1497                 }
1498         }
1499 }
1500
1501 #else   /* CONFIG_NUMA */
1502
1503 static void __meminit build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1504 {
1505         int node, local_node;
1506         enum zone_type i,j;
1507
1508         local_node = pgdat->node_id;
1509         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1510                 struct zonelist *zonelist;
1511
1512                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1513
1514                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, i);
1515                 /*
1516                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1517                  * of all the other nodes.
1518                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1519                  * building the zones for node N, we make sure that the
1520                  * zones coming right after the local ones are those from
1521                  * node N+1 (modulo N)
1522                  */
1523                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1524                         if (!node_online(node))
1525                                 continue;
1526                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1527                 }
1528                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1529                         if (!node_online(node))
1530                                 continue;
1531                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, i);
1532                 }
1533
1534                 zonelist->zones[j] = NULL;
1535         }
1536 }
1537
1538 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1539
1540 /* return values int ....just for stop_machine_run() */
1541 static int __meminit __build_all_zonelists(void *dummy)
1542 {
1543         int nid;
1544         for_each_online_node(nid)
1545                 build_zonelists(NODE_DATA(nid));
1546         return 0;
1547 }
1548
1549 void __meminit build_all_zonelists(void)
1550 {
1551         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1552                 __build_all_zonelists(0);
1553                 cpuset_init_current_mems_allowed();
1554         } else {
1555                 /* we have to stop all cpus to guaranntee there is no user
1556                    of zonelist */
1557                 stop_machine_run(__build_all_zonelists, NULL, NR_CPUS);
1558                 /* cpuset refresh routine should be here */
1559         }
1560         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1561         printk("Built %i zonelists.  Total pages: %ld\n",
1562                         num_online_nodes(), vm_total_pages);
1563 }
1564
1565 /*
1566  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1567  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1568  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1569  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1570  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1571  * conservative, even though it seems large.
1572  *
1573  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1574  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1575  */
1576 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1577
1578 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1579 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1580 {
1581         unsigned long size = 1;
1582
1583         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1584
1585         while (size < pages)
1586                 size <<= 1;
1587
1588         /*
1589          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1590          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1591          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1592          */
1593         size = min(size, 4096UL);
1594
1595         return max(size, 4UL);
1596 }
1597 #else
1598 /*
1599  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
1600  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
1601  *
1602  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
1603  *
1604  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
1605  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
1606  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
1607  *
1608  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
1609  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
1610  *
1611  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
1612  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
1613  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
1614  */
1615 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
1616 {
1617         return 4096UL;
1618 }
1619 #endif
1620
1621 /*
1622  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1623  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1624  * hash function before the remainder is taken.
1625  */
1626 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1627 {
1628         return ffz(~size);
1629 }
1630
1631 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1632
1633 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1634                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1635 {
1636         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1637         enum zone_type i;
1638
1639         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1640                 totalpages += zones_size[i];
1641         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1642
1643         realtotalpages = totalpages;
1644         if (zholes_size)
1645                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1646                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1647         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1648         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1649 }
1650
1651
1652 /*
1653  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1654  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1655  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1656  */
1657 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1658                 unsigned long start_pfn)
1659 {
1660         struct page *page;
1661         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1662         unsigned long pfn;
1663
1664         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1665                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1666                         continue;
1667                 page = pfn_to_page(pfn);
1668                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1669                 init_page_count(page);
1670                 reset_page_mapcount(page);
1671                 SetPageReserved(page);
1672                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1673 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1674                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1675                 if (!is_highmem_idx(zone))
1676                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1677 #endif
1678         }
1679 }
1680
1681 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1682                                 unsigned long size)
1683 {
1684         int order;
1685         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1686                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1687                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1688         }
1689 }
1690
1691 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1692 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, enum zone_type zid,
1693                 unsigned long pfn, unsigned long size)
1694 {
1695         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1696         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1697
1698         if (FLAGS_HAS_NODE)
1699                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1700         else
1701                 for (; snum <= end; snum++)
1702                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1703 }
1704
1705 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1706 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1707         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1708 #endif
1709
1710 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1711 {
1712         int batch;
1713
1714         /*
1715          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1716          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1717          *
1718          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1719          */
1720         batch = zone->present_pages / 1024;
1721         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1722                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1723         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1724         if (batch < 1)
1725                 batch = 1;
1726
1727         /*
1728          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1729          * of 2 value was found to be more likely to have
1730          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1731          *
1732          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1733          * batches of pages, one task can end up with a lot
1734          * of pages of one half of the possible page colors
1735          * and the other with pages of the other colors.
1736          */
1737         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1738
1739         return batch;
1740 }
1741
1742 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1743 {
1744         struct per_cpu_pages *pcp;
1745
1746         memset(p, 0, sizeof(*p));
1747
1748         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1749         pcp->count = 0;
1750         pcp->high = 6 * batch;
1751         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1752         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1753
1754         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1755         pcp->count = 0;
1756         pcp->high = 2 * batch;
1757         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1758         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1759 }
1760
1761 /*
1762  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1763  * to the value high for the pageset p.
1764  */
1765
1766 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1767                                 unsigned long high)
1768 {
1769         struct per_cpu_pages *pcp;
1770
1771         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1772         pcp->high = high;
1773         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1774         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1775                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1776 }
1777
1778
1779 #ifdef CONFIG_NUMA
1780 /*
1781  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1782  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1783  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1784  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1785  * with interrupts disabled.
1786  *
1787  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1788  *
1789  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1790  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1791  * hotplugged processors.
1792  *
1793  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1794  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1795  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1796  */
1797 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1798
1799 /*
1800  * Dynamically allocate memory for the
1801  * per cpu pageset array in struct zone.
1802  */
1803 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1804 {
1805         struct zone *zone, *dzone;
1806
1807         for_each_zone(zone) {
1808
1809                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1810                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1811                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1812                         goto bad;
1813
1814                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1815
1816                 if (percpu_pagelist_fraction)
1817                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1818                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1819         }
1820
1821         return 0;
1822 bad:
1823         for_each_zone(dzone) {
1824                 if (dzone == zone)
1825                         break;
1826                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1827                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1828         }
1829         return -ENOMEM;
1830 }
1831
1832 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1833 {
1834         struct zone *zone;
1835
1836         for_each_zone(zone) {
1837                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1838
1839                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
1840                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
1841                         kfree(pset);
1842                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1843         }
1844 }
1845
1846 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1847                 unsigned long action,
1848                 void *hcpu)
1849 {
1850         int cpu = (long)hcpu;
1851         int ret = NOTIFY_OK;
1852
1853         switch (action) {
1854                 case CPU_UP_PREPARE:
1855                         if (process_zones(cpu))
1856                                 ret = NOTIFY_BAD;
1857                         break;
1858                 case CPU_UP_CANCELED:
1859                 case CPU_DEAD:
1860                         free_zone_pagesets(cpu);
1861                         break;
1862                 default:
1863                         break;
1864         }
1865         return ret;
1866 }
1867
1868 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
1869         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1870
1871 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1872 {
1873         int err;
1874
1875         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1876          * A cpuup callback will do this for every cpu
1877          * as it comes online
1878          */
1879         err = process_zones(smp_processor_id());
1880         BUG_ON(err);
1881         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1882 }
1883
1884 #endif
1885
1886 static __meminit
1887 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1888 {
1889         int i;
1890         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1891         size_t alloc_size;
1892
1893         /*
1894          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1895          * per zone.
1896          */
1897         zone->wait_table_hash_nr_entries =
1898                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
1899         zone->wait_table_bits =
1900                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
1901         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
1902                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
1903
1904         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
1905                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1906                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
1907         } else {
1908                 /*
1909                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
1910                  * via memory hot-add.
1911                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
1912                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
1913                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
1914                  * node itself as well.
1915                  * To use this new node's memory, further consideration will be
1916                  * necessary.
1917                  */
1918                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)vmalloc(alloc_size);
1919         }
1920         if (!zone->wait_table)
1921                 return -ENOMEM;
1922
1923         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
1924                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1925
1926         return 0;
1927 }
1928
1929 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
1930 {
1931         int cpu;
1932         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
1933
1934         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1935 #ifdef CONFIG_NUMA
1936                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
1937                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
1938                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
1939 #else
1940                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
1941 #endif
1942         }
1943         if (zone->present_pages)
1944                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1945                         zone->name, zone->present_pages, batch);
1946 }
1947
1948 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1949                                         unsigned long zone_start_pfn,
1950                                         unsigned long size)
1951 {
1952         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1953         int ret;
1954         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
1955         if (ret)
1956                 return ret;
1957         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
1958
1959         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1960
1961         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
1962
1963         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
1964
1965         return 0;
1966 }
1967
1968 /*
1969  * Set up the zone data structures:
1970  *   - mark all pages reserved
1971  *   - mark all memory queues empty
1972  *   - clear the memory bitmaps
1973  */
1974 static void __meminit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1975                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1976 {
1977         enum zone_type j;
1978         int nid = pgdat->node_id;
1979         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1980         int ret;
1981
1982         pgdat_resize_init(pgdat);
1983         pgdat->nr_zones = 0;
1984         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1985         pgdat->kswapd_max_order = 0;
1986         
1987         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1988                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1989                 unsigned long size, realsize;
1990
1991                 realsize = size = zones_size[j];
1992                 if (zholes_size)
1993                         realsize -= zholes_size[j];
1994
1995                 if (!is_highmem_idx(j))
1996                         nr_kernel_pages += realsize;
1997                 nr_all_pages += realsize;
1998
1999                 zone->spanned_pages = size;
2000                 zone->present_pages = realsize;
2001 #ifdef CONFIG_NUMA
2002                 zone->min_unmapped_ratio = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
2003                                                 / 100;
2004 #endif
2005                 zone->name = zone_names[j];
2006                 spin_lock_init(&zone->lock);
2007                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2008                 zone_seqlock_init(zone);
2009                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2010                 zone->free_pages = 0;
2011
2012                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2013
2014                 zone_pcp_init(zone);
2015                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2016                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2017                 zone->nr_scan_active = 0;
2018                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2019                 zone->nr_active = 0;
2020                 zone->nr_inactive = 0;
2021                 zap_zone_vm_stats(zone);
2022                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2023                 if (!size)
2024                         continue;
2025
2026                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2027                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2028                 BUG_ON(ret);
2029                 zone_start_pfn += size;
2030         }
2031 }
2032
2033 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2034 {
2035         /* Skip empty nodes */
2036         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2037                 return;
2038
2039 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2040         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2041         if (!pgdat->node_mem_map) {
2042                 unsigned long size, start, end;
2043                 struct page *map;
2044
2045                 /*
2046                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
2047                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
2048                  * for the buddy allocator to function correctly.
2049                  */
2050                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
2051                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
2052                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2053                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
2054                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2055                 if (!map)
2056                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2057                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
2058         }
2059 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2060         /*
2061          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2062          */
2063         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2064                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2065 #endif
2066 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2067 }
2068
2069 void __meminit free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2070                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2071                 unsigned long *zholes_size)
2072 {
2073         pgdat->node_id = nid;
2074         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2075         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2076
2077         alloc_node_mem_map(pgdat);
2078
2079         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2080 }
2081
2082 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2083 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2084 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2085
2086 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2087 #endif
2088
2089 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2090 {
2091         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2092                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2093 }
2094
2095 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2096 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2097                                  unsigned long action, void *hcpu)
2098 {
2099         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2100
2101         if (action == CPU_DEAD) {
2102                 local_irq_disable();
2103                 __drain_pages(cpu);
2104                 vm_events_fold_cpu(cpu);
2105                 local_irq_enable();
2106                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
2107         }
2108         return NOTIFY_OK;
2109 }
2110 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2111
2112 void __init page_alloc_init(void)
2113 {
2114         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2115 }
2116
2117 /*
2118  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
2119  *      or min_free_kbytes changes.
2120  */
2121 static void calculate_totalreserve_pages(void)
2122 {
2123         struct pglist_data *pgdat;
2124         unsigned long reserve_pages = 0;
2125         enum zone_type i, j;
2126
2127         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2128                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
2129                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
2130                         unsigned long max = 0;
2131
2132                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
2133                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2134                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
2135                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
2136                         }
2137
2138                         /* we treat pages_high as reserved pages. */
2139                         max += zone->pages_high;
2140
2141                         if (max > zone->present_pages)
2142                                 max = zone->present_pages;
2143                         reserve_pages += max;
2144                 }
2145         }
2146         totalreserve_pages = reserve_pages;
2147 }
2148
2149 /*
2150  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2151  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2152  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2153  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2154  */
2155 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2156 {
2157         struct pglist_data *pgdat;
2158         enum zone_type j, idx;
2159
2160         for_each_online_pgdat(pgdat) {
2161                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2162                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2163                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2164
2165                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2166
2167                         idx = j;
2168                         while (idx) {
2169                                 struct zone *lower_zone;
2170
2171                                 idx--;
2172
2173                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2174                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2175
2176                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2177                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2178                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2179                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2180                         }
2181                 }
2182         }
2183
2184         /* update totalreserve_pages */
2185         calculate_totalreserve_pages();
2186 }
2187
2188 /*
2189  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2190  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2191  *      with respect to min_free_kbytes.
2192  */
2193 void setup_per_zone_pages_min(void)
2194 {
2195         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2196         unsigned long lowmem_pages = 0;
2197         struct zone *zone;
2198         unsigned long flags;
2199
2200         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2201         for_each_zone(zone) {
2202                 if (!is_highmem(zone))
2203                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2204         }
2205
2206         for_each_zone(zone) {
2207                 u64 tmp;
2208
2209                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2210                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
2211                 do_div(tmp, lowmem_pages);
2212                 if (is_highmem(zone)) {
2213                         /*
2214                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2215                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2216                          * value here.
2217                          *
2218                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2219                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2220                          * not be capped for highmem.
2221                          */
2222                         int min_pages;
2223
2224                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2225                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2226                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2227                         if (min_pages > 128)
2228                                 min_pages = 128;
2229                         zone->pages_min = min_pages;
2230                 } else {
2231                         /*
2232                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2233                          * proportionate to the zone's size.
2234                          */
2235                         zone->pages_min = tmp;
2236                 }
2237
2238                 zone->pages_low   = zone->pages_min + (tmp >> 2);
2239                 zone->pages_high  = zone->pages_min + (tmp >> 1);
2240                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2241         }
2242
2243         /* update totalreserve_pages */
2244         calculate_totalreserve_pages();
2245 }
2246
2247 /*
2248  * Initialise min_free_kbytes.
2249  *
2250  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2251  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2252  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2253  *
2254  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2255  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2256  *
2257  * which yields
2258  *
2259  * 16MB:        512k
2260  * 32MB:        724k
2261  * 64MB:        1024k
2262  * 128MB:       1448k
2263  * 256MB:       2048k
2264  * 512MB:       2896k
2265  * 1024MB:      4096k
2266  * 2048MB:      5792k
2267  * 4096MB:      8192k
2268  * 8192MB:      11584k
2269  * 16384MB:     16384k
2270  */
2271 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2272 {
2273         unsigned long lowmem_kbytes;
2274
2275         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2276
2277         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2278         if (min_free_kbytes < 128)
2279                 min_free_kbytes = 128;
2280         if (min_free_kbytes > 65536)
2281                 min_free_kbytes = 65536;
2282         setup_per_zone_pages_min();
2283         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2284         return 0;
2285 }
2286 module_init(init_per_zone_pages_min)
2287
2288 /*
2289  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2290  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2291  *      changes.
2292  */
2293 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2294         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2295 {
2296         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2297         setup_per_zone_pages_min();
2298         return 0;
2299 }
2300
2301 #ifdef CONFIG_NUMA
2302 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2303         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2304 {
2305         struct zone *zone;
2306         int rc;
2307
2308         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2309         if (rc)
2310                 return rc;
2311
2312         for_each_zone(zone)
2313                 zone->min_unmapped_ratio = (zone->present_pages *
2314                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
2315         return 0;
2316 }
2317 #endif
2318
2319 /*
2320  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2321  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2322  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2323  *
2324  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2325  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2326  * if in function of the boot time zone sizes.
2327  */
2328 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2329         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2330 {
2331         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2332         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2333         return 0;
2334 }
2335
2336 /*
2337  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2338  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2339  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2340  */
2341
2342 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2343         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2344 {
2345         struct zone *zone;
2346         unsigned int cpu;
2347         int ret;
2348
2349         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2350         if (!write || (ret == -EINVAL))
2351                 return ret;
2352         for_each_zone(zone) {
2353                 for_each_online_cpu(cpu) {
2354                         unsigned long  high;
2355                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2356                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2357                 }
2358         }
2359         return 0;
2360 }
2361
2362 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2363
2364 #ifdef CONFIG_NUMA
2365 static int __init set_hashdist(char *str)
2366 {
2367         if (!str)
2368                 return 0;
2369         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2370         return 1;
2371 }
2372 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2373 #endif
2374
2375 /*
2376  * allocate a large system hash table from bootmem
2377  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2378  *   quantity of entries
2379  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2380  */
2381 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2382                                      unsigned long bucketsize,
2383                                      unsigned long numentries,
2384                                      int scale,
2385                                      int flags,
2386                                      unsigned int *_hash_shift,
2387                                      unsigned int *_hash_mask,
2388                                      unsigned long limit)
2389 {
2390         unsigned long long max = limit;
2391         unsigned long log2qty, size;
2392         void *table = NULL;
2393
2394         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2395         if (!numentries) {
2396                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2397                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2398                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2399                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2400                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2401
2402                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2403                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2404                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2405                 else
2406                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2407         }
2408         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2409
2410         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2411         if (max == 0) {
2412                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2413                 do_div(max, bucketsize);
2414         }
2415
2416         if (numentries > max)
2417                 numentries = max;
2418
2419         log2qty = long_log2(numentries);
2420
2421         do {
2422                 size = bucketsize << log2qty;
2423                 if (flags & HASH_EARLY)
2424                         table = alloc_bootmem(size);
2425                 else if (hashdist)
2426                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2427                 else {
2428                         unsigned long order;
2429                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2430                                 ;
2431                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2432                 }
2433         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2434
2435         if (!table)
2436                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2437
2438         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2439                tablename,
2440                (1U << log2qty),
2441                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2442                size);
2443
2444         if (_hash_shift)
2445                 *_hash_shift = log2qty;
2446         if (_hash_mask)
2447                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2448
2449         return table;
2450 }
2451
2452 #ifdef CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE
2453 struct page *pfn_to_page(unsigned long pfn)
2454 {
2455         return __pfn_to_page(pfn);
2456 }
2457 unsigned long page_to_pfn(struct page *page)
2458 {
2459         return __page_to_pfn(page);
2460 }
2461 EXPORT_SYMBOL(pfn_to_page);
2462 EXPORT_SYMBOL(page_to_pfn);
2463 #endif /* CONFIG_OUT_OF_LINE_PFN_TO_PAGE */