6708f4f80b43567e9297b8e0f58fe56fde979f09
[bcm963xx.git] / kernel / linux / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/config.h>
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/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
35 #include <asm/tlbflush.h>
36
37 DECLARE_BITMAP(node_online_map, MAX_NUMNODES);
38 struct pglist_data *pgdat_list;
39 unsigned long totalram_pages;
40 unsigned long totalhigh_pages;
41 long nr_swap_pages;
42 int numnodes = 1;
43 int sysctl_lower_zone_protection = 0;
44
45 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
46 EXPORT_SYMBOL(nr_swap_pages);
47
48 /*
49  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
50  * id is encoded in the upper bits of page->flags
51  */
52 struct zone *zone_table[1 << (ZONES_SHIFT + NODES_SHIFT)];
53 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
54
55 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "Normal", "HighMem" };
56 int min_free_kbytes = 1024;
57
58 static unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
59 static unsigned long __initdata nr_all_pages;
60
61 /*
62  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
63  */
64 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
65 {
66         if (page_to_pfn(page) >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
67                 return 1;
68         if (page_to_pfn(page) < zone->zone_start_pfn)
69                 return 1;
70         if (zone != page_zone(page))
71                 return 1;
72         return 0;
73 }
74
75 static void bad_page(const char *function, struct page *page)
76 {
77         printk(KERN_EMERG "Bad page state at %s (in process '%s', page %p)\n",
78                 function, current->comm, page);
79         printk(KERN_EMERG "flags:0x%08lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n",
80                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
81                 (int)page->mapcount, page_count(page));
82         printk(KERN_EMERG "Backtrace:\n");
83         dump_stack();
84         printk(KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n");
85         page->flags &= ~(1 << PG_private        |
86                         1 << PG_locked  |
87                         1 << PG_lru     |
88                         1 << PG_active  |
89                         1 << PG_dirty   |
90                         1 << PG_maplock |
91                         1 << PG_anon    |
92                         1 << PG_swapcache |
93                         1 << PG_writeback);
94         set_page_count(page, 0);
95         page->mapping = NULL;
96         page->mapcount = 0;
97 }
98
99 #ifndef CONFIG_HUGETLB_PAGE
100 #define prep_compound_page(page, order) do { } while (0)
101 #define destroy_compound_page(page, order) do { } while (0)
102 #else
103 /*
104  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
105  *
106  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
107  *
108  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
109  *
110  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
111  * the head page (even the head page has this).
112  *
113  * The first tail page's ->mapping, if non-zero, holds the address of the
114  * compound page's put_page() function.
115  *
116  * The order of the allocation is stored in the first tail page's ->index
117  * This is only for debug at present.  This usage means that zero-order pages
118  * may not be compound.
119  */
120 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
121 {
122         int i;
123         int nr_pages = 1 << order;
124
125         page[1].mapping = NULL;
126         page[1].index = order;
127         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
128                 struct page *p = page + i;
129
130                 SetPageCompound(p);
131                 p->private = (unsigned long)page;
132         }
133 }
134
135 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
136 {
137         int i;
138         int nr_pages = 1 << order;
139
140         if (!PageCompound(page))
141                 return;
142
143         if (page[1].index != order)
144                 bad_page(__FUNCTION__, page);
145
146         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
147                 struct page *p = page + i;
148
149                 if (!PageCompound(p))
150                         bad_page(__FUNCTION__, page);
151                 if (p->private != (unsigned long)page)
152                         bad_page(__FUNCTION__, page);
153                 ClearPageCompound(p);
154         }
155 }
156 #endif          /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
157
158 /*
159  * Freeing function for a buddy system allocator.
160  *
161  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
162  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
163  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
164  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
165  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
166  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
167  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
168  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
169  * parts of the VM system.
170  * At each level, we keep one bit for each pair of blocks, which
171  * is set to 1 iff only one of the pair is allocated.  So when we
172  * are allocating or freeing one, we can derive the state of the
173  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
174  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
175  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
176  * triggers coalescing into a block of larger size.            
177  *
178  * -- wli
179  */
180
181 static inline void __free_pages_bulk (struct page *page, struct page *base,
182                 struct zone *zone, struct free_area *area, unsigned int order)
183 {
184         unsigned long page_idx, index, mask;
185
186         if (order)
187                 destroy_compound_page(page, order);
188         mask = (~0UL) << order;
189         page_idx = page - base;
190         if (page_idx & ~mask)
191                 BUG();
192         index = page_idx >> (1 + order);
193
194         zone->free_pages += 1 << order;
195         while (order < MAX_ORDER-1) {
196                 struct page *buddy1, *buddy2;
197
198                 BUG_ON(area >= zone->free_area + MAX_ORDER);
199                 if (!__test_and_change_bit(index, area->map))
200                         /*
201                          * the buddy page is still allocated.
202                          */
203                         break;
204
205                 /* Move the buddy up one level. */
206                 buddy1 = base + (page_idx ^ (1 << order));
207                 buddy2 = base + page_idx;
208                 BUG_ON(bad_range(zone, buddy1));
209                 BUG_ON(bad_range(zone, buddy2));
210                 list_del(&buddy1->lru);
211                 mask <<= 1;
212                 order++;
213                 area++;
214                 index >>= 1;
215                 page_idx &= mask;
216         }
217         list_add(&(base + page_idx)->lru, &area->free_list);
218 }
219
220 static inline void free_pages_check(const char *function, struct page *page)
221 {
222         if (    page_mapped(page) ||
223                 page->mapping != NULL ||
224                 page_count(page) != 0 ||
225                 (page->flags & (
226                         1 << PG_lru     |
227                         1 << PG_private |
228                         1 << PG_locked  |
229                         1 << PG_active  |
230                         1 << PG_reclaim |
231                         1 << PG_slab    |
232                         1 << PG_maplock |
233                         1 << PG_anon    |
234                         1 << PG_swapcache |
235                         1 << PG_writeback )))
236                 bad_page(function, page);
237         if (PageDirty(page))
238                 ClearPageDirty(page);
239 }
240
241 /*
242  * Frees a list of pages. 
243  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
244  * count is the number of pages to free, or 0 for all on the list.
245  *
246  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
247  * see if this freeing clears that state.
248  *
249  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
250  * pinned" detection logic.
251  */
252 static int
253 free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
254                 struct list_head *list, unsigned int order)
255 {
256         unsigned long flags;
257         struct free_area *area;
258         struct page *base, *page = NULL;
259         int ret = 0;
260
261         base = zone->zone_mem_map;
262         area = zone->free_area + order;
263         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
264         zone->all_unreclaimable = 0;
265         zone->pages_scanned = 0;
266         while (!list_empty(list) && count--) {
267                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
268                 /* have to delete it as __free_pages_bulk list manipulates */
269                 list_del(&page->lru);
270                 __free_pages_bulk(page, base, zone, area, order);
271                 ret++;
272         }
273         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
274         return ret;
275 }
276
277 void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
278 {
279         LIST_HEAD(list);
280         int i;
281
282         mod_page_state(pgfree, 1 << order);
283         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
284                 free_pages_check(__FUNCTION__, page + i);
285         list_add(&page->lru, &list);
286         kernel_map_pages(page, 1<<order, 0);
287         free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
288 }
289
290 #define MARK_USED(index, order, area) \
291         __change_bit((index) >> (1+(order)), (area)->map)
292
293 /*
294  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
295  * Please do not alter this order without good reasons and regression
296  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
297  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
298  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
299  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
300  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
301  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
302  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
303  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
304  *
305  * -- wli
306  */
307 static inline struct page *
308 expand(struct zone *zone, struct page *page,
309          unsigned long index, int low, int high, struct free_area *area)
310 {
311         unsigned long size = 1 << high;
312
313         while (high > low) {
314                 area--;
315                 high--;
316                 size >>= 1;
317                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
318                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
319                 MARK_USED(index + size, high, area);
320         }
321         return page;
322 }
323
324 static inline void set_page_refs(struct page *page, int order)
325 {
326 #ifdef CONFIG_MMU
327         set_page_count(page, 1);
328 #else
329         int i;
330
331         /*
332          * We need to reference all the pages for this order, otherwise if
333          * anyone accesses one of the pages with (get/put) it will be freed.
334          */
335         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
336                 set_page_count(page+i, 1);
337 #endif /* CONFIG_MMU */
338 }
339
340 /*
341  * This page is about to be returned from the page allocator
342  */
343 static void prep_new_page(struct page *page, int order)
344 {
345         if (page->mapping || page_mapped(page) ||
346             (page->flags & (
347                         1 << PG_private |
348                         1 << PG_locked  |
349                         1 << PG_lru     |
350                         1 << PG_active  |
351                         1 << PG_dirty   |
352                         1 << PG_reclaim |
353                         1 << PG_maplock |
354                         1 << PG_anon    |
355                         1 << PG_swapcache |
356                         1 << PG_writeback )))
357                 bad_page(__FUNCTION__, page);
358
359         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
360                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
361                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
362         page->private = 0;
363         set_page_refs(page, order);
364 }
365
366 /* 
367  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
368  * Call me with the zone->lock already held.
369  */
370 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
371 {
372         struct free_area * area;
373         unsigned int current_order;
374         struct page *page;
375         unsigned int index;
376
377         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
378                 area = zone->free_area + current_order;
379                 if (list_empty(&area->free_list))
380                         continue;
381
382                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
383                 list_del(&page->lru);
384                 index = page - zone->zone_mem_map;
385                 if (current_order != MAX_ORDER-1)
386                         MARK_USED(index, current_order, area);
387                 zone->free_pages -= 1UL << order;
388                 return expand(zone, page, index, order, current_order, area);
389         }
390
391         return NULL;
392 }
393
394 /* 
395  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
396  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
397  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
398  */
399 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
400                         unsigned long count, struct list_head *list)
401 {
402         unsigned long flags;
403         int i;
404         int allocated = 0;
405         struct page *page;
406         
407         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
408         for (i = 0; i < count; ++i) {
409                 page = __rmqueue(zone, order);
410                 if (page == NULL)
411                         break;
412                 allocated++;
413                 list_add_tail(&page->lru, list);
414         }
415         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
416         return allocated;
417 }
418
419 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
420 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
421 {
422         struct zone *zone;
423         int i;
424
425         for_each_zone(zone) {
426                 struct per_cpu_pageset *pset;
427
428                 pset = &zone->pageset[cpu];
429                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
430                         struct per_cpu_pages *pcp;
431
432                         pcp = &pset->pcp[i];
433                         pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->count,
434                                                 &pcp->list, 0);
435                 }
436         }
437 }
438 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
439
440 #ifdef CONFIG_PM
441 int is_head_of_free_region(struct page *page)
442 {
443         struct zone *zone = page_zone(page);
444         unsigned long flags;
445         int order;
446         struct list_head *curr;
447
448         /*
449          * Should not matter as we need quiescent system for
450          * suspend anyway, but...
451          */
452         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
453         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
454                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list)
455                         if (page == list_entry(curr, struct page, lru)) {
456                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
457                                 return 1 << order;
458                         }
459         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
460         return 0;
461 }
462
463 /*
464  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
465  */
466 void drain_local_pages(void)
467 {
468         unsigned long flags;
469
470         local_irq_save(flags);  
471         __drain_pages(smp_processor_id());
472         local_irq_restore(flags);       
473 }
474 #endif /* CONFIG_PM */
475
476 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z)
477 {
478 #ifdef CONFIG_NUMA
479         unsigned long flags;
480         int cpu;
481         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
482         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
483         struct per_cpu_pageset *p;
484
485         local_irq_save(flags);
486         cpu = smp_processor_id();
487         p = &z->pageset[cpu];
488         if (pg == orig) {
489                 z->pageset[cpu].numa_hit++;
490         } else {
491                 p->numa_miss++;
492                 zonelist->zones[0]->pageset[cpu].numa_foreign++;
493         }
494         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
495                 p->local_node++;
496         else
497                 p->other_node++;
498         local_irq_restore(flags);
499 #endif
500 }
501
502 /*
503  * Free a 0-order page
504  */
505 static void FASTCALL(free_hot_cold_page(struct page *page, int cold));
506 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
507 {
508         struct zone *zone = page_zone(page);
509         struct per_cpu_pages *pcp;
510         unsigned long flags;
511
512         kernel_map_pages(page, 1, 0);
513         inc_page_state(pgfree);
514         free_pages_check(__FUNCTION__, page);
515         pcp = &zone->pageset[get_cpu()].pcp[cold];
516         local_irq_save(flags);
517         if (pcp->count >= pcp->high)
518                 pcp->count -= free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
519         list_add(&page->lru, &pcp->list);
520         pcp->count++;
521         local_irq_restore(flags);
522         put_cpu();
523 }
524
525 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
526 {
527         free_hot_cold_page(page, 0);
528 }
529         
530 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
531 {
532         free_hot_cold_page(page, 1);
533 }
534
535 /*
536  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
537  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
538  * or two.
539  */
540
541 static struct page *
542 buffered_rmqueue(struct zone *zone, int order, int gfp_flags)
543 {
544         unsigned long flags;
545         struct page *page = NULL;
546         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
547
548         if (order == 0) {
549                 struct per_cpu_pages *pcp;
550
551                 pcp = &zone->pageset[get_cpu()].pcp[cold];
552                 local_irq_save(flags);
553                 if (pcp->count <= pcp->low)
554                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
555                                                 pcp->batch, &pcp->list);
556                 if (pcp->count) {
557                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
558                         list_del(&page->lru);
559                         pcp->count--;
560                 }
561                 local_irq_restore(flags);
562                 put_cpu();
563         }
564
565         if (page == NULL) {
566                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
567                 page = __rmqueue(zone, order);
568                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
569         }
570
571         if (page != NULL) {
572                 BUG_ON(bad_range(zone, page));
573                 mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
574                 prep_new_page(page, order);
575                 if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
576                         prep_compound_page(page, order);
577         }
578         return page;
579 }
580
581 /*
582  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
583  *
584  * Herein lies the mysterious "incremental min".  That's the
585  *
586  *      local_low = z->pages_low;
587  *      min += local_low;
588  *
589  * thing.  The intent here is to provide additional protection to low zones for
590  * allocation requests which _could_ use higher zones.  So a GFP_HIGHMEM
591  * request is not allowed to dip as deeply into the normal zone as a GFP_KERNEL
592  * request.  This preserves additional space in those lower zones for requests
593  * which really do need memory from those zones.  It means that on a decent
594  * sized machine, GFP_HIGHMEM and GFP_KERNEL requests basically leave the DMA
595  * zone untouched.
596  */
597 struct page * fastcall
598 __alloc_pages(unsigned int gfp_mask, unsigned int order,
599                 struct zonelist *zonelist)
600 {
601         const int wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
602         unsigned long min;
603         struct zone **zones;
604         struct page *page;
605         struct reclaim_state reclaim_state;
606         struct task_struct *p = current;
607         int i;
608         int alloc_type;
609         int do_retry;
610
611         might_sleep_if(wait);
612
613         zones = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
614         if (zones[0] == NULL)     /* no zones in the zonelist */
615                 return NULL;
616
617         alloc_type = zone_idx(zones[0]);
618
619         /* Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free */
620         for (i = 0; zones[i] != NULL; i++) {
621                 struct zone *z = zones[i];
622
623                 min = (1<<order) + z->protection[alloc_type];
624
625                 /*
626                  * We let real-time tasks dip their real-time paws a little
627                  * deeper into reserves.
628                  */
629                 if (rt_task(p))
630                         min -= z->pages_low >> 1;
631
632                 if (z->free_pages >= min ||
633                                 (!wait && z->free_pages >= z->pages_high)) {
634                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
635                         if (page) {
636                                 zone_statistics(zonelist, z);
637                                 goto got_pg;
638                         }
639                 }
640         }
641
642         /* we're somewhat low on memory, failed to find what we needed */
643         for (i = 0; zones[i] != NULL; i++)
644                 wakeup_kswapd(zones[i]);
645
646         /* Go through the zonelist again, taking __GFP_HIGH into account */
647         for (i = 0; zones[i] != NULL; i++) {
648                 struct zone *z = zones[i];
649
650                 min = (1<<order) + z->protection[alloc_type];
651
652                 if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
653                         min -= z->pages_low >> 2;
654                 if (rt_task(p))
655                         min -= z->pages_low >> 1;
656
657                 if (z->free_pages >= min ||
658                                 (!wait && z->free_pages >= z->pages_high)) {
659                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
660                         if (page) {
661                                 zone_statistics(zonelist, z);
662                                 goto got_pg;
663                         }
664                 }
665         }
666
667         /* here we're in the low on memory slow path */
668
669 rebalance:
670         if ((p->flags & (PF_MEMALLOC | PF_MEMDIE)) && !in_interrupt()) {
671                 /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
672                 for (i = 0; zones[i] != NULL; i++) {
673                         struct zone *z = zones[i];
674
675                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
676                         if (page) {
677                                 zone_statistics(zonelist, z);
678                                 goto got_pg;
679                         }
680                 }
681                 goto nopage;
682         }
683
684         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
685         if (!wait)
686                 goto nopage;
687
688         p->flags |= PF_MEMALLOC;
689         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
690         p->reclaim_state = &reclaim_state;
691
692         try_to_free_pages(zones, gfp_mask, order);
693
694         p->reclaim_state = NULL;
695         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
696
697         /* go through the zonelist yet one more time */
698         for (i = 0; zones[i] != NULL; i++) {
699                 struct zone *z = zones[i];
700
701                 min = (1UL << order) + z->protection[alloc_type];
702
703                 if (z->free_pages >= min ||
704                                 (!wait && z->free_pages >= z->pages_high)) {
705                         page = buffered_rmqueue(z, order, gfp_mask);
706                         if (page) {
707                                 zone_statistics(zonelist, z);
708                                 goto got_pg;
709                         }
710                 }
711         }
712
713         /*
714          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
715          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
716          *
717          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL, but that
718          * may not be true in other implementations.
719          */
720         do_retry = 0;
721         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
722                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
723                         do_retry = 1;
724                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
725                         do_retry = 1;
726         }
727         if (do_retry) {
728                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
729                 goto rebalance;
730         }
731
732 nopage:
733         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
734                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
735                         " order:%d, mode:0x%x\n",
736                         p->comm, order, gfp_mask);
737                 dump_stack();
738         }
739         return NULL;
740 got_pg:
741         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
742         return page;
743 }
744
745 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
746
747 /*
748  * Common helper functions.
749  */
750 fastcall unsigned long __get_free_pages(unsigned int gfp_mask, unsigned int order)
751 {
752         struct page * page;
753         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
754         if (!page)
755                 return 0;
756         return (unsigned long) page_address(page);
757 }
758
759 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
760
761 fastcall unsigned long get_zeroed_page(unsigned int gfp_mask)
762 {
763         struct page * page;
764
765         /*
766          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
767          * a highmem page
768          */
769         BUG_ON(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM);
770
771         page = alloc_pages(gfp_mask, 0);
772         if (page) {
773                 void *address = page_address(page);
774                 clear_page(address);
775                 return (unsigned long) address;
776         }
777         return 0;
778 }
779
780 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
781
782 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
783 {
784         int i = pagevec_count(pvec);
785
786         while (--i >= 0)
787                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
788 }
789
790 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
791 {
792         if (!PageReserved(page) && put_page_testzero(page)) {
793                 if (order == 0)
794                         free_hot_page(page);
795                 else
796                         __free_pages_ok(page, order);
797         }
798 }
799
800 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
801
802 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
803 {
804         if (addr != 0) {
805                 BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
806                 __free_pages(virt_to_page(addr), order);
807         }
808 }
809
810 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
811
812 /*
813  * Total amount of free (allocatable) RAM:
814  */
815 unsigned int nr_free_pages(void)
816 {
817         unsigned int sum = 0;
818         struct zone *zone;
819
820         for_each_zone(zone)
821                 sum += zone->free_pages;
822
823         return sum;
824 }
825
826 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
827
828 #ifdef CONFIG_NUMA
829 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
830 {
831         unsigned int i, sum = 0;
832
833         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
834                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
835
836         return sum;
837 }
838 #endif
839
840 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
841 {
842         pg_data_t *pgdat;
843         unsigned int sum = 0;
844
845         for_each_pgdat(pgdat) {
846                 struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
847                 struct zone **zonep = zonelist->zones;
848                 struct zone *zone;
849
850                 for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
851                         unsigned long size = zone->present_pages;
852                         unsigned long high = zone->pages_high;
853                         if (size > high)
854                                 sum += size - high;
855                 }
856         }
857
858         return sum;
859 }
860
861 /*
862  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
863  */
864 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
865 {
866         return nr_free_zone_pages(GFP_USER & GFP_ZONEMASK);
867 }
868
869 /*
870  * Amount of free RAM allocatable within all zones
871  */
872 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
873 {
874         return nr_free_zone_pages(GFP_HIGHUSER & GFP_ZONEMASK);
875 }
876
877 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
878 unsigned int nr_free_highpages (void)
879 {
880         pg_data_t *pgdat;
881         unsigned int pages = 0;
882
883         for_each_pgdat(pgdat)
884                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
885
886         return pages;
887 }
888 #endif
889
890 #ifdef CONFIG_NUMA
891 static void show_node(struct zone *zone)
892 {
893         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
894 }
895 #else
896 #define show_node(zone) do { } while (0)
897 #endif
898
899 /*
900  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
901  * The result is unavoidably approximate - it can change
902  * during and after execution of this function.
903  */
904 DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
905 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(page_states);
906
907 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
908 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
909 #ifdef CONFIG_SMP
910 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
911 #endif
912
913 void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr)
914 {
915         int cpu = 0;
916
917         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
918         while (cpu < NR_CPUS) {
919                 unsigned long *in, *out, off;
920
921                 if (!cpu_possible(cpu)) {
922                         cpu++;
923                         continue;
924                 }
925
926                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
927                 cpu++;
928                 if (cpu < NR_CPUS && cpu_possible(cpu))
929                         prefetch(&per_cpu(page_states, cpu));
930                 out = (unsigned long *)ret;
931                 for (off = 0; off < nr; off++)
932                         *out++ += *in++;
933         }
934 }
935
936 void get_page_state(struct page_state *ret)
937 {
938         int nr;
939
940         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
941         nr /= sizeof(unsigned long);
942
943         __get_page_state(ret, nr + 1);
944 }
945
946 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
947 {
948         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long));
949 }
950
951 unsigned long __read_page_state(unsigned offset)
952 {
953         unsigned long ret = 0;
954         int cpu;
955
956         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
957                 unsigned long in;
958
959                 if (!cpu_possible(cpu))
960                         continue;
961
962                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
963                 ret += *((unsigned long *)in);
964         }
965         return ret;
966 }
967
968 void get_zone_counts(unsigned long *active,
969                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
970 {
971         struct zone *zone;
972
973         *active = 0;
974         *inactive = 0;
975         *free = 0;
976         for_each_zone(zone) {
977                 *active += zone->nr_active;
978                 *inactive += zone->nr_inactive;
979                 *free += zone->free_pages;
980         }
981 }
982
983 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
984 {
985         val->totalram = totalram_pages;
986         val->sharedram = 0;
987         val->freeram = nr_free_pages();
988         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
989 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
990         val->totalhigh = totalhigh_pages;
991         val->freehigh = nr_free_highpages();
992 #else
993         val->totalhigh = 0;
994         val->freehigh = 0;
995 #endif
996         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
997 }
998
999 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1000
1001 #ifdef CONFIG_NUMA
1002 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1003 {
1004         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1005
1006         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1007         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1008         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1009         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1010         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1011 }
1012 #endif
1013
1014 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1015
1016 /*
1017  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1018  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1019  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1020  */
1021 void show_free_areas(void)
1022 {
1023         struct page_state ps;
1024         int cpu, temperature;
1025         unsigned long active;
1026         unsigned long inactive;
1027         unsigned long free;
1028         struct zone *zone;
1029
1030         for_each_zone(zone) {
1031                 show_node(zone);
1032                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1033
1034                 if (!zone->present_pages) {
1035                         printk(" empty\n");
1036                         continue;
1037                 } else
1038                         printk("\n");
1039
1040                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; ++cpu) {
1041                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1042
1043                         if (!cpu_possible(cpu))
1044                                 continue;
1045
1046                         pageset = zone->pageset + cpu;
1047
1048                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1049                                 printk("cpu %d %s: low %d, high %d, batch %d\n",
1050                                         cpu,
1051                                         temperature ? "cold" : "hot",
1052                                         pageset->pcp[temperature].low,
1053                                         pageset->pcp[temperature].high,
1054                                         pageset->pcp[temperature].batch);
1055                 }
1056         }
1057
1058         get_page_state(&ps);
1059         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1060
1061         printk("\nFree pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1062                 K(nr_free_pages()),
1063                 K(nr_free_highpages()));
1064
1065         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1066                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1067                 active,
1068                 inactive,
1069                 ps.nr_dirty,
1070                 ps.nr_writeback,
1071                 ps.nr_unstable,
1072                 nr_free_pages(),
1073                 ps.nr_slab,
1074                 ps.nr_mapped,
1075                 ps.nr_page_table_pages);
1076
1077         for_each_zone(zone) {
1078                 int i;
1079
1080                 show_node(zone);
1081                 printk("%s"
1082                         " free:%lukB"
1083                         " min:%lukB"
1084                         " low:%lukB"
1085                         " high:%lukB"
1086                         " active:%lukB"
1087                         " inactive:%lukB"
1088                         " present:%lukB"
1089                         "\n",
1090                         zone->name,
1091                         K(zone->free_pages),
1092                         K(zone->pages_min),
1093                         K(zone->pages_low),
1094                         K(zone->pages_high),
1095                         K(zone->nr_active),
1096                         K(zone->nr_inactive),
1097                         K(zone->present_pages)
1098                         );
1099                 printk("protections[]:");
1100                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1101                         printk(" %lu", zone->protection[i]);
1102                 printk("\n");
1103         }
1104
1105         for_each_zone(zone) {
1106                 struct list_head *elem;
1107                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1108
1109                 show_node(zone);
1110                 printk("%s: ", zone->name);
1111                 if (!zone->present_pages) {
1112                         printk("empty\n");
1113                         continue;
1114                 }
1115
1116                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1117                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1118                         nr = 0;
1119                         list_for_each(elem, &zone->free_area[order].free_list)
1120                                 ++nr;
1121                         total += nr << order;
1122                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1123                 }
1124                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1125                 printk("= %lukB\n", K(total));
1126         }
1127
1128         show_swap_cache_info();
1129 }
1130
1131 /*
1132  * Builds allocation fallback zone lists.
1133  */
1134 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist, int j, int k)
1135 {
1136         switch (k) {
1137                 struct zone *zone;
1138         default:
1139                 BUG();
1140         case ZONE_HIGHMEM:
1141                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
1142                 if (zone->present_pages) {
1143 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1144                         BUG();
1145 #endif
1146                         zonelist->zones[j++] = zone;
1147                 }
1148         case ZONE_NORMAL:
1149                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
1150                 if (zone->present_pages)
1151                         zonelist->zones[j++] = zone;
1152         case ZONE_DMA:
1153                 zone = pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
1154                 if (zone->present_pages)
1155                         zonelist->zones[j++] = zone;
1156         }
1157
1158         return j;
1159 }
1160
1161 #ifdef CONFIG_NUMA
1162 #define MAX_NODE_LOAD (numnodes)
1163 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1164 /**
1165  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given
1166  *    node's fallback list
1167  * @node: node whose fallback list we're appending
1168  * @used_node_mask: pointer to the bitmap of already used nodes
1169  *
1170  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1171  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1172  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1173  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1174  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1175  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1176  * on them otherwise.
1177  * It returns -1 if no node is found.
1178  */
1179 static int __init find_next_best_node(int node, void *used_node_mask)
1180 {
1181         int i, n, val;
1182         int min_val = INT_MAX;
1183         int best_node = -1;
1184
1185         for (i = 0; i < numnodes; i++) {
1186                 cpumask_t tmp;
1187
1188                 /* Start from local node */
1189                 n = (node+i)%numnodes;
1190
1191                 /* Don't want a node to appear more than once */
1192                 if (test_bit(n, used_node_mask))
1193                         continue;
1194
1195                 /* Use the distance array to find the distance */
1196                 val = node_distance(node, n);
1197
1198                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1199                 tmp = node_to_cpumask(n);
1200                 if (!cpus_empty(tmp))
1201                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1202
1203                 /* Slight preference for less loaded node */
1204                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1205                 val += node_load[n];
1206
1207                 if (val < min_val) {
1208                         min_val = val;
1209                         best_node = n;
1210                 }
1211         }
1212
1213         if (best_node >= 0)
1214                 set_bit(best_node, used_node_mask);
1215
1216         return best_node;
1217 }
1218
1219 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1220 {
1221         int i, j, k, node, local_node;
1222         int prev_node, load;
1223         struct zonelist *zonelist;
1224         DECLARE_BITMAP(used_mask, MAX_NUMNODES);
1225
1226         /* initialize zonelists */
1227         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1228                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1229                 memset(zonelist, 0, sizeof(*zonelist));
1230                 zonelist->zones[0] = NULL;
1231         }
1232
1233         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1234         local_node = pgdat->node_id;
1235         load = numnodes;
1236         prev_node = local_node;
1237         bitmap_zero(used_mask, MAX_NUMNODES);
1238         while ((node = find_next_best_node(local_node, used_mask)) >= 0) {
1239                 /*
1240                  * We don't want to pressure a particular node.
1241                  * So adding penalty to the first node in same
1242                  * distance group to make it round-robin.
1243                  */
1244                 if (node_distance(local_node, node) !=
1245                                 node_distance(local_node, prev_node))
1246                         node_load[node] += load;
1247                 prev_node = node;
1248                 load--;
1249                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1250                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1251                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1252
1253                         k = ZONE_NORMAL;
1254                         if (i & __GFP_HIGHMEM)
1255                                 k = ZONE_HIGHMEM;
1256                         if (i & __GFP_DMA)
1257                                 k = ZONE_DMA;
1258
1259                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1260                         zonelist->zones[j] = NULL;
1261                 }
1262         }
1263 }
1264
1265 #else   /* CONFIG_NUMA */
1266
1267 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1268 {
1269         int i, j, k, node, local_node;
1270
1271         local_node = pgdat->node_id;
1272         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1273                 struct zonelist *zonelist;
1274
1275                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1276                 memset(zonelist, 0, sizeof(*zonelist));
1277
1278                 j = 0;
1279                 k = ZONE_NORMAL;
1280                 if (i & __GFP_HIGHMEM)
1281                         k = ZONE_HIGHMEM;
1282                 if (i & __GFP_DMA)
1283                         k = ZONE_DMA;
1284
1285                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1286                 /*
1287                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1288                  * of all the other nodes.
1289                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1290                  * building the zones for node N, we make sure that the
1291                  * zones coming right after the local ones are those from
1292                  * node N+1 (modulo N)
1293                  */
1294                 for (node = local_node + 1; node < numnodes; node++)
1295                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1296                 for (node = 0; node < local_node; node++)
1297                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1298  
1299                 zonelist->zones[j] = NULL;
1300         }
1301 }
1302
1303 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1304
1305 void __init build_all_zonelists(void)
1306 {
1307         int i;
1308
1309         for(i = 0 ; i < numnodes ; i++)
1310                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1311         printk("Built %i zonelists\n", numnodes);
1312 }
1313
1314 /*
1315  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1316  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1317  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1318  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1319  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1320  * conservative, even though it seems large.
1321  *
1322  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1323  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1324  */
1325 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1326
1327 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1328 {
1329         unsigned long size = 1;
1330
1331         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1332
1333         while (size < pages)
1334                 size <<= 1;
1335
1336         /*
1337          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1338          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1339          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1340          */
1341         size = min(size, 4096UL);
1342
1343         return max(size, 4UL);
1344 }
1345
1346 /*
1347  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1348  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1349  * hash function before the remainder is taken.
1350  */
1351 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1352 {
1353         return ffz(~size);
1354 }
1355
1356 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1357
1358 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1359                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1360 {
1361         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1362         int i;
1363
1364         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1365                 totalpages += zones_size[i];
1366         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1367
1368         realtotalpages = totalpages;
1369         if (zholes_size)
1370                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1371                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1372         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1373         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1374 }
1375
1376
1377 /*
1378  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1379  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1380  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1381  */
1382 void __init memmap_init_zone(struct page *start, unsigned long size, int nid,
1383                 unsigned long zone, unsigned long start_pfn)
1384 {
1385         struct page *page;
1386
1387         for (page = start; page < (start + size); page++) {
1388                 set_page_zone(page, NODEZONE(nid, zone));
1389                 set_page_count(page, 0);
1390                 SetPageReserved(page);
1391                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1392 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1393                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1394                 if (!is_highmem_idx(zone))
1395                         set_page_address(page, __va(start_pfn << PAGE_SHIFT));
1396 #endif
1397                 start_pfn++;
1398         }
1399 }
1400
1401 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1402 #define memmap_init(start, size, nid, zone, start_pfn) \
1403         memmap_init_zone((start), (size), (nid), (zone), (start_pfn))
1404 #endif
1405
1406 /*
1407  * Set up the zone data structures:
1408  *   - mark all pages reserved
1409  *   - mark all memory queues empty
1410  *   - clear the memory bitmaps
1411  */
1412 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
1413                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1414 {
1415         unsigned long i, j;
1416         const unsigned long zone_required_alignment = 1UL << (MAX_ORDER-1);
1417         int cpu, nid = pgdat->node_id;
1418         struct page *lmem_map = pgdat->node_mem_map;
1419         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1420
1421         pgdat->nr_zones = 0;
1422         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1423         
1424         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1425                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1426                 unsigned long size, realsize;
1427                 unsigned long batch;
1428
1429                 zone_table[NODEZONE(nid, j)] = zone;
1430                 realsize = size = zones_size[j];
1431                 if (zholes_size)
1432                         realsize -= zholes_size[j];
1433
1434                 if (j == ZONE_DMA || j == ZONE_NORMAL)
1435                         nr_kernel_pages += realsize;
1436                 nr_all_pages += realsize;
1437
1438                 zone->spanned_pages = size;
1439                 zone->present_pages = realsize;
1440                 zone->name = zone_names[j];
1441                 spin_lock_init(&zone->lock);
1442                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
1443                 zone->zone_pgdat = pgdat;
1444                 zone->free_pages = 0;
1445
1446                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
1447
1448                 /*
1449                  * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1450                  * size of the zone.  But no more than 1/4 of a meg - there's
1451                  * no point in going beyond the size of L2 cache.
1452                  *
1453                  * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1454                  */
1455                 batch = zone->present_pages / 1024;
1456                 if (batch * PAGE_SIZE > 256 * 1024)
1457                         batch = (256 * 1024) / PAGE_SIZE;
1458                 batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1459                 if (batch < 1)
1460                         batch = 1;
1461
1462                 for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
1463                         struct per_cpu_pages *pcp;
1464
1465                         pcp = &zone->pageset[cpu].pcp[0];       /* hot */
1466                         pcp->count = 0;
1467                         pcp->low = 2 * batch;
1468                         pcp->high = 6 * batch;
1469                         pcp->batch = 1 * batch;
1470                         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1471
1472                         pcp = &zone->pageset[cpu].pcp[1];       /* cold */
1473                         pcp->count = 0;
1474                         pcp->low = 0;
1475                         pcp->high = 2 * batch;
1476                         pcp->batch = 1 * batch;
1477                         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1478                 }
1479                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
1480                                 zone_names[j], realsize, batch);
1481                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
1482                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
1483                 zone->nr_scan_active = 0;
1484                 zone->nr_scan_inactive = 0;
1485                 zone->nr_active = 0;
1486                 zone->nr_inactive = 0;
1487                 if (!size)
1488                         continue;
1489
1490                 /*
1491                  * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1492                  * per zone.
1493                  */
1494                 zone->wait_table_size = wait_table_size(size);
1495                 zone->wait_table_bits =
1496                         wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1497                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1498                         alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1499                                                 * sizeof(wait_queue_head_t));
1500
1501                 for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1502                         init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1503
1504                 pgdat->nr_zones = j+1;
1505
1506                 zone->zone_mem_map = lmem_map;
1507                 zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1508
1509                 if ((zone_start_pfn) & (zone_required_alignment-1))
1510                         printk("BUG: wrong zone alignment, it will crash\n");
1511
1512                 memmap_init(lmem_map, size, nid, j, zone_start_pfn);
1513
1514                 zone_start_pfn += size;
1515                 lmem_map += size;
1516
1517                 for (i = 0; ; i++) {
1518                         unsigned long bitmap_size;
1519
1520                         INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[i].free_list);
1521                         if (i == MAX_ORDER-1) {
1522                                 zone->free_area[i].map = NULL;
1523                                 break;
1524                         }
1525
1526                         /*
1527                          * Page buddy system uses "index >> (i+1)",
1528                          * where "index" is at most "size-1".
1529                          *
1530                          * The extra "+3" is to round down to byte
1531                          * size (8 bits per byte assumption). Thus
1532                          * we get "(size-1) >> (i+4)" as the last byte
1533                          * we can access.
1534                          *
1535                          * The "+1" is because we want to round the
1536                          * byte allocation up rather than down. So
1537                          * we should have had a "+7" before we shifted
1538                          * down by three. Also, we have to add one as
1539                          * we actually _use_ the last bit (it's [0,n]
1540                          * inclusive, not [0,n[).
1541                          *
1542                          * So we actually had +7+1 before we shift
1543                          * down by 3. But (n+8) >> 3 == (n >> 3) + 1
1544                          * (modulo overflows, which we do not have).
1545                          *
1546                          * Finally, we LONG_ALIGN because all bitmap
1547                          * operations are on longs.
1548                          */
1549                         bitmap_size = (size-1) >> (i+4);
1550                         bitmap_size = LONG_ALIGN(bitmap_size+1);
1551                         zone->free_area[i].map = 
1552                           (unsigned long *) alloc_bootmem_node(pgdat, bitmap_size);
1553                 }
1554         }
1555 }
1556
1557 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
1558                 struct page *node_mem_map, unsigned long *zones_size,
1559                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
1560 {
1561         unsigned long size;
1562
1563         pgdat->node_id = nid;
1564         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
1565         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
1566         if (!node_mem_map) {
1567                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
1568                 node_mem_map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
1569         }
1570         pgdat->node_mem_map = node_mem_map;
1571
1572         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
1573 }
1574
1575 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
1576 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
1577 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
1578
1579 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
1580
1581 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
1582 {
1583         free_area_init_node(0, &contig_page_data, NULL, zones_size,
1584                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
1585         mem_map = contig_page_data.node_mem_map;
1586 }
1587 #endif
1588
1589 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1590
1591 #include <linux/seq_file.h>
1592
1593 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1594 {
1595         pg_data_t *pgdat;
1596         loff_t node = *pos;
1597
1598         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
1599                 --node;
1600
1601         return pgdat;
1602 }
1603
1604 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
1605 {
1606         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
1607
1608         (*pos)++;
1609         return pgdat->pgdat_next;
1610 }
1611
1612 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
1613 {
1614 }
1615
1616 /* 
1617  * This walks the freelist for each zone. Whilst this is slow, I'd rather 
1618  * be slow here than slow down the fast path by keeping stats - mjbligh
1619  */
1620 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
1621 {
1622         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
1623         struct zone *zone;
1624         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
1625         unsigned long flags;
1626         int order;
1627
1628         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
1629                 if (!zone->present_pages)
1630                         continue;
1631
1632                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1633                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
1634                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order) {
1635                         unsigned long nr_bufs = 0;
1636                         struct list_head *elem;
1637
1638                         list_for_each(elem, &(zone->free_area[order].free_list))
1639                                 ++nr_bufs;
1640                         seq_printf(m, "%6lu ", nr_bufs);
1641                 }
1642                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1643                 seq_putc(m, '\n');
1644         }
1645         return 0;
1646 }
1647
1648 struct seq_operations fragmentation_op = {
1649         .start  = frag_start,
1650         .next   = frag_next,
1651         .stop   = frag_stop,
1652         .show   = frag_show,
1653 };
1654
1655 static char *vmstat_text[] = {
1656         "nr_dirty",
1657         "nr_writeback",
1658         "nr_unstable",
1659         "nr_page_table_pages",
1660         "nr_mapped",
1661         "nr_slab",
1662
1663         "pgpgin",
1664         "pgpgout",
1665         "pswpin",
1666         "pswpout",
1667         "pgalloc_high",
1668
1669         "pgalloc_normal",
1670         "pgalloc_dma",
1671         "pgfree",
1672         "pgactivate",
1673         "pgdeactivate",
1674
1675         "pgfault",
1676         "pgmajfault",
1677         "pgrefill_high",
1678         "pgrefill_normal",
1679         "pgrefill_dma",
1680
1681         "pgsteal_high",
1682         "pgsteal_normal",
1683         "pgsteal_dma",
1684         "pgscan_kswapd_high",
1685         "pgscan_kswapd_normal",
1686
1687         "pgscan_kswapd_dma",
1688         "pgscan_direct_high",
1689         "pgscan_direct_normal",
1690         "pgscan_direct_dma",
1691         "pginodesteal",
1692
1693         "slabs_scanned",
1694         "kswapd_steal",
1695         "kswapd_inodesteal",
1696         "pageoutrun",
1697         "allocstall",
1698
1699         "pgrotated",
1700 };
1701
1702 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1703 {
1704         struct page_state *ps;
1705
1706         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
1707                 return NULL;
1708
1709         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
1710         m->private = ps;
1711         if (!ps)
1712                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1713         get_full_page_state(ps);
1714         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
1715         ps->pgpgout /= 2;
1716         return (unsigned long *)ps + *pos;
1717 }
1718
1719 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
1720 {
1721         (*pos)++;
1722         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
1723                 return NULL;
1724         return (unsigned long *)m->private + *pos;
1725 }
1726
1727 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
1728 {
1729         unsigned long *l = arg;
1730         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
1731
1732         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
1733         return 0;
1734 }
1735
1736 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
1737 {
1738         kfree(m->private);
1739         m->private = NULL;
1740 }
1741
1742 struct seq_operations vmstat_op = {
1743         .start  = vmstat_start,
1744         .next   = vmstat_next,
1745         .stop   = vmstat_stop,
1746         .show   = vmstat_show,
1747 };
1748
1749 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
1750
1751 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1752 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1753                                  unsigned long action, void *hcpu)
1754 {
1755         int cpu = (unsigned long)hcpu;
1756         long *count;
1757
1758         if (action == CPU_DEAD) {
1759                 /* Drain local pagecache count. */
1760                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
1761                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
1762                 *count = 0;
1763                 local_irq_disable();
1764                 __drain_pages(cpu);
1765                 local_irq_enable();
1766         }
1767         return NOTIFY_OK;
1768 }
1769 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1770
1771 void __init page_alloc_init(void)
1772 {
1773         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
1774 }
1775
1776 static unsigned long higherzone_val(struct zone *z, int max_zone,
1777                                         int alloc_type)
1778 {
1779         int z_idx = zone_idx(z);
1780         struct zone *higherzone;
1781         unsigned long pages;
1782
1783         /* there is no higher zone to get a contribution from */
1784         if (z_idx == MAX_NR_ZONES-1)
1785                 return 0;
1786
1787         higherzone = &z->zone_pgdat->node_zones[z_idx+1];
1788
1789         /* We always start with the higher zone's protection value */
1790         pages = higherzone->protection[alloc_type];
1791
1792         /*
1793          * We get a lower-zone-protection contribution only if there are
1794          * pages in the higher zone and if we're not the highest zone
1795          * in the current zonelist.  e.g., never happens for GFP_DMA. Happens
1796          * only for ZONE_DMA in a GFP_KERNEL allocation and happens for ZONE_DMA
1797          * and ZONE_NORMAL for a GFP_HIGHMEM allocation.
1798          */
1799         if (higherzone->present_pages && z_idx < alloc_type)
1800                 pages += higherzone->pages_low * sysctl_lower_zone_protection;
1801
1802         return pages;
1803 }
1804
1805 /*
1806  * setup_per_zone_protection - called whenver min_free_kbytes or
1807  *      sysctl_lower_zone_protection changes.  Ensures that each zone
1808  *      has a correct pages_protected value, so an adequate number of
1809  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
1810  *
1811  *      This algorithm is way confusing.  I tries to keep the same behavior
1812  *      as we had with the incremental min iterative algorithm.
1813  */
1814 static void setup_per_zone_protection(void)
1815 {
1816         struct pglist_data *pgdat;
1817         struct zone *zones, *zone;
1818         int max_zone;
1819         int i, j;
1820
1821         for_each_pgdat(pgdat) {
1822                 zones = pgdat->node_zones;
1823
1824                 for (i = 0, max_zone = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1825                         if (zones[i].present_pages)
1826                                 max_zone = i;
1827
1828                 /*
1829                  * For each of the different allocation types:
1830                  * GFP_DMA -> GFP_KERNEL -> GFP_HIGHMEM
1831                  */
1832                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1833                         /*
1834                          * For each of the zones:
1835                          * ZONE_HIGHMEM -> ZONE_NORMAL -> ZONE_DMA
1836                          */
1837                         for (j = MAX_NR_ZONES-1; j >= 0; j--) {
1838                                 zone = &zones[j];
1839
1840                                 /*
1841                                  * We never protect zones that don't have memory
1842                                  * in them (j>max_zone) or zones that aren't in
1843                                  * the zonelists for a certain type of
1844                                  * allocation (j>i).  We have to assign these to
1845                                  * zero because the lower zones take
1846                                  * contributions from the higher zones.
1847                                  */
1848                                 if (j > max_zone || j > i) {
1849                                         zone->protection[i] = 0;
1850                                         continue;
1851                                 }
1852                                 /*
1853                                  * The contribution of the next higher zone
1854                                  */
1855                                 zone->protection[i] = higherzone_val(zone,
1856                                                                 max_zone, i);
1857                                 zone->protection[i] += zone->pages_low;
1858                         }
1859                 }
1860         }
1861 }
1862
1863 /*
1864  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
1865  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
1866  *      with respect to min_free_kbytes.
1867  */
1868 static void setup_per_zone_pages_min(void)
1869 {
1870         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
1871         unsigned long lowmem_pages = 0;
1872         struct zone *zone;
1873         unsigned long flags;
1874
1875         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
1876         for_each_zone(zone) {
1877                 if (!is_highmem(zone))
1878                         lowmem_pages += zone->present_pages;
1879         }
1880
1881         for_each_zone(zone) {
1882                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
1883                 if (is_highmem(zone)) {
1884                         /*
1885                          * Often, highmem doesn't need to reserve any pages.
1886                          * But the pages_min/low/high values are also used for
1887                          * batching up page reclaim activity so we need a
1888                          * decent value here.
1889                          */
1890                         int min_pages;
1891
1892                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
1893                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
1894                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
1895                         if (min_pages > 128)
1896                                 min_pages = 128;
1897                         zone->pages_min = min_pages;
1898                 } else {
1899                         /* if it's a lowmem zone, reserve a number of pages 
1900                          * proportionate to the zone's size.
1901                          */
1902                         zone->pages_min = (pages_min * zone->present_pages) / 
1903                                            lowmem_pages;
1904                 }
1905
1906                 zone->pages_low = zone->pages_min * 2;
1907                 zone->pages_high = zone->pages_min * 3;
1908                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
1909         }
1910 }
1911
1912 /*
1913  * Initialise min_free_kbytes.
1914  *
1915  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
1916  * we want it large (16MB max).  But it is not linear, because network
1917  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
1918  *
1919  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes)
1920  *
1921  * which yields
1922  *
1923  * 16MB:        128k
1924  * 32MB:        181k
1925  * 64MB:        256k
1926  * 128MB:       362k
1927  * 256MB:       512k
1928  * 512MB:       724k
1929  * 1024MB:      1024k
1930  * 2048MB:      1448k
1931  * 4096MB:      2048k
1932  * 8192MB:      2896k
1933  * 16384MB:     4096k
1934  */
1935 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
1936 {
1937         unsigned long lowmem_kbytes;
1938
1939         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
1940
1941         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes);
1942         if (min_free_kbytes < 128)
1943                 min_free_kbytes = 128;
1944         if (min_free_kbytes > 16384)
1945                 min_free_kbytes = 16384;
1946         setup_per_zone_pages_min();
1947         setup_per_zone_protection();
1948         return 0;
1949 }
1950 module_init(init_per_zone_pages_min)
1951
1952 /*
1953  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
1954  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
1955  *      changes.
1956  */
1957 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
1958                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
1959 {
1960         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
1961         setup_per_zone_pages_min();
1962         setup_per_zone_protection();
1963         return 0;
1964 }
1965
1966 /*
1967  * lower_zone_protection_sysctl_handler - just a wrapper around
1968  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_protection()
1969  *      whenever sysctl_lower_zone_protection changes.
1970  */
1971 int lower_zone_protection_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
1972                  struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
1973 {
1974         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
1975         setup_per_zone_protection();
1976         return 0;
1977 }
1978
1979 /*
1980  * allocate a large system hash table from bootmem
1981  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
1982  *   quantity of entries
1983  */
1984 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
1985                                      unsigned long bucketsize,
1986                                      unsigned long numentries,
1987                                      int scale,
1988                                      int consider_highmem,
1989                                      unsigned int *_hash_shift,
1990                                      unsigned int *_hash_mask)
1991 {
1992         unsigned long mem, max, log2qty, size;
1993         void *table;
1994
1995         /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
1996         mem = consider_highmem ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
1997         mem += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
1998         mem >>= 20 - PAGE_SHIFT;
1999         mem <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2000
2001         /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory (rounded up to
2002          * nearest power of 2 in size) */
2003         if (scale > PAGE_SHIFT)
2004                 mem >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2005         else
2006                 mem <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2007
2008         mem = 1UL << (long_log2(mem) + 1);
2009
2010         /* limit allocation size */
2011         max = (1UL << (PAGE_SHIFT + MAX_SYS_HASH_TABLE_ORDER)) / bucketsize;
2012         if (max > mem)
2013                 max = mem;
2014
2015         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2016         if (!numentries || numentries > max)
2017                 numentries = max;
2018
2019         log2qty = long_log2(numentries);
2020
2021         do {
2022                 size = bucketsize << log2qty;
2023
2024                 table = (void *) alloc_bootmem(size);
2025
2026         } while (!table && size > PAGE_SIZE);
2027
2028         if (!table)
2029                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2030
2031         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2032                tablename,
2033                (1U << log2qty),
2034                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2035                size);
2036
2037         if (_hash_shift)
2038                 *_hash_shift = log2qty;
2039         if (_hash_mask)
2040                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2041
2042         return table;
2043 }