]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/page_alloc.c
2bf0d43d646bfdad40d319f8d229c89d187e5e2b
[~shefty/rdma-dev.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/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
94         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif
96         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif  /* NUMA */
98 };
99 EXPORT_SYMBOL(node_states);
100
101 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
102 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
103 /*
104  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
105  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
106  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
107  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
108  */
109 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
110
111 int percpu_pagelist_fraction;
112 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
113
114 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
115 /*
116  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
117  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
118  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
119  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
120  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
121  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
122  */
123
124 static gfp_t saved_gfp_mask;
125
126 void pm_restore_gfp_mask(void)
127 {
128         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
129         if (saved_gfp_mask) {
130                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
131                 saved_gfp_mask = 0;
132         }
133 }
134
135 void pm_restrict_gfp_mask(void)
136 {
137         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
138         WARN_ON(saved_gfp_mask);
139         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
140         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
141 }
142
143 bool pm_suspended_storage(void)
144 {
145         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
146                 return false;
147         return true;
148 }
149 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
150
151 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
152 int pageblock_order __read_mostly;
153 #endif
154
155 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
156
157 /*
158  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
159  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
160  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
161  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
162  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
163  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
164  *
165  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
166  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
167  */
168 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
173          256,
174 #endif
175 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
176          32,
177 #endif
178          32,
179 };
180
181 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
182
183 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
185          "DMA",
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
188          "DMA32",
189 #endif
190          "Normal",
191 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
192          "HighMem",
193 #endif
194          "Movable",
195 };
196
197 int min_free_kbytes = 1024;
198
199 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
200 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
201 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
202
203 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
204 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
207 static unsigned long __initdata required_movablecore;
208 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
209
210 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
211 int movable_zone;
212 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
213 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
214
215 #if MAX_NUMNODES > 1
216 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
217 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
218 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
219 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
220 #endif
221
222 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
223
224 /*
225  * NOTE:
226  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
227  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
228  */
229 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
230 {
231
232         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
233                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
234
235         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
236                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
237 }
238
239 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
240
241 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
242 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
243 {
244         int ret = 0;
245         unsigned seq;
246         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
247
248         do {
249                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
250                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
251                         ret = 1;
252                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
253                         ret = 1;
254         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
255
256         return ret;
257 }
258
259 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
260 {
261         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
262                 return 0;
263         if (zone != page_zone(page))
264                 return 0;
265
266         return 1;
267 }
268 /*
269  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
270  */
271 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
274                 return 1;
275         if (!page_is_consistent(zone, page))
276                 return 1;
277
278         return 0;
279 }
280 #else
281 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
282 {
283         return 0;
284 }
285 #endif
286
287 static void bad_page(struct page *page)
288 {
289         static unsigned long resume;
290         static unsigned long nr_shown;
291         static unsigned long nr_unshown;
292
293         /* Don't complain about poisoned pages */
294         if (PageHWPoison(page)) {
295                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
296                 return;
297         }
298
299         /*
300          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
301          * or allow a steady drip of one report per second.
302          */
303         if (nr_shown == 60) {
304                 if (time_before(jiffies, resume)) {
305                         nr_unshown++;
306                         goto out;
307                 }
308                 if (nr_unshown) {
309                         printk(KERN_ALERT
310                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
311                                 nr_unshown);
312                         nr_unshown = 0;
313                 }
314                 nr_shown = 0;
315         }
316         if (nr_shown++ == 0)
317                 resume = jiffies + 60 * HZ;
318
319         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
320                 current->comm, page_to_pfn(page));
321         dump_page(page);
322
323         print_modules();
324         dump_stack();
325 out:
326         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
327         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
328         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
329 }
330
331 /*
332  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
333  *
334  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
335  *
336  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
337  *
338  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
339  * pointing at the head page.
340  *
341  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
342  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
343  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
344  */
345
346 static void free_compound_page(struct page *page)
347 {
348         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
349 }
350
351 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
352 {
353         int i;
354         int nr_pages = 1 << order;
355
356         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
357         set_compound_order(page, order);
358         __SetPageHead(page);
359         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
360                 struct page *p = page + i;
361                 __SetPageTail(p);
362                 set_page_count(p, 0);
363                 p->first_page = page;
364         }
365 }
366
367 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
368 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
369 {
370         int i;
371         int nr_pages = 1 << order;
372         int bad = 0;
373
374         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
375             unlikely(!PageHead(page))) {
376                 bad_page(page);
377                 bad++;
378         }
379
380         __ClearPageHead(page);
381
382         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
383                 struct page *p = page + i;
384
385                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
386                         bad_page(page);
387                         bad++;
388                 }
389                 __ClearPageTail(p);
390         }
391
392         return bad;
393 }
394
395 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
396 {
397         int i;
398
399         /*
400          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
401          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
402          */
403         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
404         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
405                 clear_highpage(page + i);
406 }
407
408 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
409 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
410
411 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
412 {
413         unsigned long res;
414
415         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
416                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
417                 return 0;
418         }
419         _debug_guardpage_minorder = res;
420         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
421         return 0;
422 }
423 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
424
425 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
426 {
427         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 }
429
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
431 {
432         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
433 }
434 #else
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
436 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 #endif
438
439 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
440 {
441         set_page_private(page, order);
442         __SetPageBuddy(page);
443 }
444
445 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
446 {
447         __ClearPageBuddy(page);
448         set_page_private(page, 0);
449 }
450
451 /*
452  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
453  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
454  *
455  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
456  * the following equation:
457  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
458  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
459  * 1 buddy is #10:
460  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
461  *
462  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
463  * satisfies the following equation:
464  *     P = B & ~(1 << O)
465  *
466  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
467  */
468 static inline unsigned long
469 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
470 {
471         return page_idx ^ (1 << order);
472 }
473
474 /*
475  * This function checks whether a page is free && is the buddy
476  * we can do coalesce a page and its buddy if
477  * (a) the buddy is not in a hole &&
478  * (b) the buddy is in the buddy system &&
479  * (c) a page and its buddy have the same order &&
480  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
481  *
482  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
483  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
484  *
485  * For recording page's order, we use page_private(page).
486  */
487 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
488                                                                 int order)
489 {
490         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
491                 return 0;
492
493         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                 return 0;
495
496         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
497                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
498                 return 1;
499         }
500
501         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
502                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
503                 return 1;
504         }
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Freeing function for a buddy system allocator.
510  *
511  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
512  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
513  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
514  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
515  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
516  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
517  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
518  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
519  * parts of the VM system.
520  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
521  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
522  * order is recorded in page_private(page) field.
523  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
524  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
525  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
526  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
527  * triggers coalescing into a block of larger size.
528  *
529  * -- wli
530  */
531
532 static inline void __free_one_page(struct page *page,
533                 struct zone *zone, unsigned int order,
534                 int migratetype)
535 {
536         unsigned long page_idx;
537         unsigned long combined_idx;
538         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
539         struct page *buddy;
540
541         if (unlikely(PageCompound(page)))
542                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
543                         return;
544
545         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
546
547         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
548
549         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
550         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
551
552         while (order < MAX_ORDER-1) {
553                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
554                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
555                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
556                         break;
557                 /*
558                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
559                  * merge with it and move up one order.
560                  */
561                 if (page_is_guard(buddy)) {
562                         clear_page_guard_flag(buddy);
563                         set_page_private(page, 0);
564                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
565                                                   migratetype);
566                 } else {
567                         list_del(&buddy->lru);
568                         zone->free_area[order].nr_free--;
569                         rmv_page_order(buddy);
570                 }
571                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
572                 page = page + (combined_idx - page_idx);
573                 page_idx = combined_idx;
574                 order++;
575         }
576         set_page_order(page, order);
577
578         /*
579          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
580          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
581          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
582          * that is happening, add the free page to the tail of the list
583          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
584          * as a higher order page
585          */
586         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
587                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
588                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
589                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
590                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
591                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
592                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
593                         list_add_tail(&page->lru,
594                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
595                         goto out;
596                 }
597         }
598
599         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
600 out:
601         zone->free_area[order].nr_free++;
602 }
603
604 static inline int free_pages_check(struct page *page)
605 {
606         if (unlikely(page_mapcount(page) |
607                 (page->mapping != NULL)  |
608                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
609                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
610                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
611                 bad_page(page);
612                 return 1;
613         }
614         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
615                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
616         return 0;
617 }
618
619 /*
620  * Frees a number of pages from the PCP lists
621  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
622  * count is the number of pages to free.
623  *
624  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
625  * see if this freeing clears that state.
626  *
627  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
628  * pinned" detection logic.
629  */
630 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
631                                         struct per_cpu_pages *pcp)
632 {
633         int migratetype = 0;
634         int batch_free = 0;
635         int to_free = count;
636
637         spin_lock(&zone->lock);
638         zone->all_unreclaimable = 0;
639         zone->pages_scanned = 0;
640
641         while (to_free) {
642                 struct page *page;
643                 struct list_head *list;
644
645                 /*
646                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
647                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
648                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
649                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
650                  * lists
651                  */
652                 do {
653                         batch_free++;
654                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
655                                 migratetype = 0;
656                         list = &pcp->lists[migratetype];
657                 } while (list_empty(list));
658
659                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
660                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
661                         batch_free = to_free;
662
663                 do {
664                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
665
666                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
667                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
668                         list_del(&page->lru);
669                         mt = get_freepage_migratetype(page);
670                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
671                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
672                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
673                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
674                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
675                                 if (is_migrate_cma(mt))
676                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
677                         }
678                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
679         }
680         spin_unlock(&zone->lock);
681 }
682
683 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
684                                 int migratetype)
685 {
686         spin_lock(&zone->lock);
687         zone->all_unreclaimable = 0;
688         zone->pages_scanned = 0;
689
690         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
691         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
692                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
693         spin_unlock(&zone->lock);
694 }
695
696 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
697 {
698         int i;
699         int bad = 0;
700
701         trace_mm_page_free(page, order);
702         kmemcheck_free_shadow(page, order);
703
704         if (PageAnon(page))
705                 page->mapping = NULL;
706         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
707                 bad += free_pages_check(page + i);
708         if (bad)
709                 return false;
710
711         if (!PageHighMem(page)) {
712                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
713                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
714                                            PAGE_SIZE << order);
715         }
716         arch_free_page(page, order);
717         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
718
719         return true;
720 }
721
722 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
723 {
724         unsigned long flags;
725         int migratetype;
726
727         if (!free_pages_prepare(page, order))
728                 return;
729
730         local_irq_save(flags);
731         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
732         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
733         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
734         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
735         local_irq_restore(flags);
736 }
737
738 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
739 {
740         unsigned int nr_pages = 1 << order;
741         unsigned int loop;
742
743         prefetchw(page);
744         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
745                 struct page *p = &page[loop];
746
747                 if (loop + 1 < nr_pages)
748                         prefetchw(p + 1);
749                 __ClearPageReserved(p);
750                 set_page_count(p, 0);
751         }
752
753         set_page_refcounted(page);
754         __free_pages(page, order);
755 }
756
757 #ifdef CONFIG_CMA
758 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
759 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
760 {
761         unsigned i = pageblock_nr_pages;
762         struct page *p = page;
763
764         do {
765                 __ClearPageReserved(p);
766                 set_page_count(p, 0);
767         } while (++p, --i);
768
769         set_page_refcounted(page);
770         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
771         __free_pages(page, pageblock_order);
772         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
773 }
774 #endif
775
776 /*
777  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
778  * Please do not alter this order without good reasons and regression
779  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
780  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
781  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
782  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
783  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
784  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
785  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
786  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
787  *
788  * -- wli
789  */
790 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
791         int low, int high, struct free_area *area,
792         int migratetype)
793 {
794         unsigned long size = 1 << high;
795
796         while (high > low) {
797                 area--;
798                 high--;
799                 size >>= 1;
800                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
801
802 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
803                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
804                         /*
805                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
806                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
807                          * Corresponding page table entries will not be touched,
808                          * pages will stay not present in virtual address space
809                          */
810                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
811                         set_page_guard_flag(&page[size]);
812                         set_page_private(&page[size], high);
813                         /* Guard pages are not available for any usage */
814                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
815                                                   migratetype);
816                         continue;
817                 }
818 #endif
819                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
820                 area->nr_free++;
821                 set_page_order(&page[size], high);
822         }
823 }
824
825 /*
826  * This page is about to be returned from the page allocator
827  */
828 static inline int check_new_page(struct page *page)
829 {
830         if (unlikely(page_mapcount(page) |
831                 (page->mapping != NULL)  |
832                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
833                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
834                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
835                 bad_page(page);
836                 return 1;
837         }
838         return 0;
839 }
840
841 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
842 {
843         int i;
844
845         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
846                 struct page *p = page + i;
847                 if (unlikely(check_new_page(p)))
848                         return 1;
849         }
850
851         set_page_private(page, 0);
852         set_page_refcounted(page);
853
854         arch_alloc_page(page, order);
855         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
856
857         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
858                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
859
860         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
861                 prep_compound_page(page, order);
862
863         return 0;
864 }
865
866 /*
867  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
868  * the smallest available page from the freelists
869  */
870 static inline
871 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
872                                                 int migratetype)
873 {
874         unsigned int current_order;
875         struct free_area * area;
876         struct page *page;
877
878         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
879         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
880                 area = &(zone->free_area[current_order]);
881                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
882                         continue;
883
884                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
885                                                         struct page, lru);
886                 list_del(&page->lru);
887                 rmv_page_order(page);
888                 area->nr_free--;
889                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
890                 return page;
891         }
892
893         return NULL;
894 }
895
896
897 /*
898  * This array describes the order lists are fallen back to when
899  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
900  */
901 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
902         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
903         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
904 #ifdef CONFIG_CMA
905         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
906         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
907 #else
908         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
909 #endif
910         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
911         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
912 };
913
914 /*
915  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
916  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
917  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
918  */
919 int move_freepages(struct zone *zone,
920                           struct page *start_page, struct page *end_page,
921                           int migratetype)
922 {
923         struct page *page;
924         unsigned long order;
925         int pages_moved = 0;
926
927 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
928         /*
929          * page_zone is not safe to call in this context when
930          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
931          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
932          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
933          * grouping pages by mobility
934          */
935         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
936 #endif
937
938         for (page = start_page; page <= end_page;) {
939                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
940                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
941
942                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
943                         page++;
944                         continue;
945                 }
946
947                 if (!PageBuddy(page)) {
948                         page++;
949                         continue;
950                 }
951
952                 order = page_order(page);
953                 list_move(&page->lru,
954                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
955                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
956                 page += 1 << order;
957                 pages_moved += 1 << order;
958         }
959
960         return pages_moved;
961 }
962
963 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
964                                 int migratetype)
965 {
966         unsigned long start_pfn, end_pfn;
967         struct page *start_page, *end_page;
968
969         start_pfn = page_to_pfn(page);
970         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
971         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
972         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
973         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
974
975         /* Do not cross zone boundaries */
976         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
977                 start_page = page;
978         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
979                 return 0;
980
981         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
982 }
983
984 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
985                                         int start_order, int migratetype)
986 {
987         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
988
989         while (nr_pageblocks--) {
990                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
991                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
992         }
993 }
994
995 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
996 static inline struct page *
997 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
998 {
999         struct free_area * area;
1000         int current_order;
1001         struct page *page;
1002         int migratetype, i;
1003
1004         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1005         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1006                                                 --current_order) {
1007                 for (i = 0;; i++) {
1008                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1009
1010                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1011                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1012                                 break;
1013
1014                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1015                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1016                                 continue;
1017
1018                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1019                                         struct page, lru);
1020                         area->nr_free--;
1021
1022                         /*
1023                          * If breaking a large block of pages, move all free
1024                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1025                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1026                          * aggressive about taking ownership of free pages
1027                          *
1028                          * On the other hand, never change migration
1029                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1030                          * pages on different free lists. We don't
1031                          * want unmovable pages to be allocated from
1032                          * MIGRATE_CMA areas.
1033                          */
1034                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1035                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1036                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1037                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1038                                 int pages;
1039                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1040                                                                 start_migratetype);
1041
1042                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1043                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1044                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1045                                         set_pageblock_migratetype(page,
1046                                                                 start_migratetype);
1047
1048                                 migratetype = start_migratetype;
1049                         }
1050
1051                         /* Remove the page from the freelists */
1052                         list_del(&page->lru);
1053                         rmv_page_order(page);
1054
1055                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1056                         if (current_order >= pageblock_order &&
1057                             !is_migrate_cma(migratetype))
1058                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1059                                                         start_migratetype);
1060
1061                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1062                                is_migrate_cma(migratetype)
1063                              ? migratetype : start_migratetype);
1064
1065                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1066                                 start_migratetype, migratetype);
1067
1068                         return page;
1069                 }
1070         }
1071
1072         return NULL;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1077  * Call me with the zone->lock already held.
1078  */
1079 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1080                                                 int migratetype)
1081 {
1082         struct page *page;
1083
1084 retry_reserve:
1085         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1086
1087         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1088                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1089
1090                 /*
1091                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1092                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1093                  * and we want just one call site
1094                  */
1095                 if (!page) {
1096                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1097                         goto retry_reserve;
1098                 }
1099         }
1100
1101         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1102         return page;
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1107  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1108  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1109  */
1110 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1111                         unsigned long count, struct list_head *list,
1112                         int migratetype, int cold)
1113 {
1114         int mt = migratetype, i;
1115
1116         spin_lock(&zone->lock);
1117         for (i = 0; i < count; ++i) {
1118                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1119                 if (unlikely(page == NULL))
1120                         break;
1121
1122                 /*
1123                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1124                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1125                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1126                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1127                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1128                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1129                  * properly.
1130                  */
1131                 if (likely(cold == 0))
1132                         list_add(&page->lru, list);
1133                 else
1134                         list_add_tail(&page->lru, list);
1135                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1136                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1137                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1138                                 mt = migratetype;
1139                 }
1140                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1141                 list = &page->lru;
1142                 if (is_migrate_cma(mt))
1143                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1144                                               -(1 << order));
1145         }
1146         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1147         spin_unlock(&zone->lock);
1148         return i;
1149 }
1150
1151 #ifdef CONFIG_NUMA
1152 /*
1153  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1154  * currently executing processor on remote nodes after they have
1155  * expired.
1156  *
1157  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1158  * a single processor.
1159  */
1160 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1161 {
1162         unsigned long flags;
1163         int to_drain;
1164
1165         local_irq_save(flags);
1166         if (pcp->count >= pcp->batch)
1167                 to_drain = pcp->batch;
1168         else
1169                 to_drain = pcp->count;
1170         if (to_drain > 0) {
1171                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1172                 pcp->count -= to_drain;
1173         }
1174         local_irq_restore(flags);
1175 }
1176 #endif
1177
1178 /*
1179  * Drain pages of the indicated processor.
1180  *
1181  * The processor must either be the current processor and the
1182  * thread pinned to the current processor or a processor that
1183  * is not online.
1184  */
1185 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1186 {
1187         unsigned long flags;
1188         struct zone *zone;
1189
1190         for_each_populated_zone(zone) {
1191                 struct per_cpu_pageset *pset;
1192                 struct per_cpu_pages *pcp;
1193
1194                 local_irq_save(flags);
1195                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1196
1197                 pcp = &pset->pcp;
1198                 if (pcp->count) {
1199                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1200                         pcp->count = 0;
1201                 }
1202                 local_irq_restore(flags);
1203         }
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1208  */
1209 void drain_local_pages(void *arg)
1210 {
1211         drain_pages(smp_processor_id());
1212 }
1213
1214 /*
1215  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1216  *
1217  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1218  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1219  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1220  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1221  * before the call to on_each_cpu_mask().
1222  */
1223 void drain_all_pages(void)
1224 {
1225         int cpu;
1226         struct per_cpu_pageset *pcp;
1227         struct zone *zone;
1228
1229         /*
1230          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1231          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1232          */
1233         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1234
1235         /*
1236          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1237          * as offline notification will cause the notified
1238          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1239          * disables preemption as part of its processing
1240          */
1241         for_each_online_cpu(cpu) {
1242                 bool has_pcps = false;
1243                 for_each_populated_zone(zone) {
1244                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1245                         if (pcp->pcp.count) {
1246                                 has_pcps = true;
1247                                 break;
1248                         }
1249                 }
1250                 if (has_pcps)
1251                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1252                 else
1253                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1254         }
1255         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1256 }
1257
1258 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1259
1260 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1261 {
1262         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1263         unsigned long flags;
1264         int order, t;
1265         struct list_head *curr;
1266
1267         if (!zone->spanned_pages)
1268                 return;
1269
1270         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1271
1272         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1273         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1274                 if (pfn_valid(pfn)) {
1275                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1276
1277                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1278                                 swsusp_unset_page_free(page);
1279                 }
1280
1281         for_each_migratetype_order(order, t) {
1282                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1283                         unsigned long i;
1284
1285                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1286                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1287                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1288                 }
1289         }
1290         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1291 }
1292 #endif /* CONFIG_PM */
1293
1294 /*
1295  * Free a 0-order page
1296  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1297  */
1298 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1299 {
1300         struct zone *zone = page_zone(page);
1301         struct per_cpu_pages *pcp;
1302         unsigned long flags;
1303         int migratetype;
1304
1305         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1306                 return;
1307
1308         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1309         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1310         local_irq_save(flags);
1311         __count_vm_event(PGFREE);
1312
1313         /*
1314          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1315          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1316          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1317          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1318          * excessively into the page allocator
1319          */
1320         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1321                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1322                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1323                         goto out;
1324                 }
1325                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1326         }
1327
1328         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1329         if (cold)
1330                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1331         else
1332                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1333         pcp->count++;
1334         if (pcp->count >= pcp->high) {
1335                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1336                 pcp->count -= pcp->batch;
1337         }
1338
1339 out:
1340         local_irq_restore(flags);
1341 }
1342
1343 /*
1344  * Free a list of 0-order pages
1345  */
1346 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1347 {
1348         struct page *page, *next;
1349
1350         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1351                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1352                 free_hot_cold_page(page, cold);
1353         }
1354 }
1355
1356 /*
1357  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1358  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1359  * Each sub-page must be freed individually.
1360  *
1361  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1362  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1363  */
1364 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1365 {
1366         int i;
1367
1368         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1369         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1370
1371 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1372         /*
1373          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1374          * otherwise free the whole shadow.
1375          */
1376         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1377                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1378 #endif
1379
1380         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1381                 set_page_refcounted(page + i);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1386  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1387  * with parallel allocators
1388  */
1389 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1390 {
1391         unsigned int order;
1392         unsigned long watermark;
1393         struct zone *zone;
1394         int mt;
1395
1396         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1397
1398         zone = page_zone(page);
1399         order = page_order(page);
1400         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1401
1402         if (mt != MIGRATE_ISOLATE) {
1403                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1404                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1405                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1406                         return 0;
1407
1408                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << alloc_order), mt);
1409         }
1410
1411         /* Remove page from free list */
1412         list_del(&page->lru);
1413         zone->free_area[order].nr_free--;
1414         rmv_page_order(page);
1415
1416         if (alloc_order != order)
1417                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1418                         &zone->free_area[order], migratetype);
1419
1420         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1421         if (order >= pageblock_order - 1) {
1422                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1423                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1424                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1425                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1426                                 set_pageblock_migratetype(page,
1427                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1428                 }
1429         }
1430
1431         return 1UL << alloc_order;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1436  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1437  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1438  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1439  * are enabled.
1440  *
1441  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1442  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1443  */
1444 int split_free_page(struct page *page)
1445 {
1446         unsigned int order;
1447         int nr_pages;
1448
1449         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1450         order = page_order(page);
1451
1452         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1453         if (!nr_pages)
1454                 return 0;
1455
1456         /* Split into individual pages */
1457         set_page_refcounted(page);
1458         split_page(page, order);
1459         return nr_pages;
1460 }
1461
1462 /*
1463  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1464  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1465  * or two.
1466  */
1467 static inline
1468 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1469                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1470                         int migratetype)
1471 {
1472         unsigned long flags;
1473         struct page *page;
1474         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1475
1476 again:
1477         if (likely(order == 0)) {
1478                 struct per_cpu_pages *pcp;
1479                 struct list_head *list;
1480
1481                 local_irq_save(flags);
1482                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1483                 list = &pcp->lists[migratetype];
1484                 if (list_empty(list)) {
1485                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1486                                         pcp->batch, list,
1487                                         migratetype, cold);
1488                         if (unlikely(list_empty(list)))
1489                                 goto failed;
1490                 }
1491
1492                 if (cold)
1493                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1494                 else
1495                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1496
1497                 list_del(&page->lru);
1498                 pcp->count--;
1499         } else {
1500                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1501                         /*
1502                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1503                          *
1504                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1505                          * properly detect and handle allocation failures.
1506                          *
1507                          * We most definitely don't want callers attempting to
1508                          * allocate greater than order-1 page units with
1509                          * __GFP_NOFAIL.
1510                          */
1511                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1512                 }
1513                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1514                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1515                 spin_unlock(&zone->lock);
1516                 if (!page)
1517                         goto failed;
1518                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1519                                           get_pageblock_migratetype(page));
1520         }
1521
1522         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1523         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1524         local_irq_restore(flags);
1525
1526         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1527         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1528                 goto again;
1529         return page;
1530
1531 failed:
1532         local_irq_restore(flags);
1533         return NULL;
1534 }
1535
1536 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1537
1538 static struct {
1539         struct fault_attr attr;
1540
1541         u32 ignore_gfp_highmem;
1542         u32 ignore_gfp_wait;
1543         u32 min_order;
1544 } fail_page_alloc = {
1545         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1546         .ignore_gfp_wait = 1,
1547         .ignore_gfp_highmem = 1,
1548         .min_order = 1,
1549 };
1550
1551 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1552 {
1553         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1554 }
1555 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1556
1557 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1558 {
1559         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1560                 return false;
1561         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1562                 return false;
1563         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1564                 return false;
1565         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1566                 return false;
1567
1568         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1569 }
1570
1571 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1572
1573 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1574 {
1575         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1576         struct dentry *dir;
1577
1578         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1579                                         &fail_page_alloc.attr);
1580         if (IS_ERR(dir))
1581                 return PTR_ERR(dir);
1582
1583         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1584                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1585                 goto fail;
1586         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1587                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1588                 goto fail;
1589         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1590                                 &fail_page_alloc.min_order))
1591                 goto fail;
1592
1593         return 0;
1594 fail:
1595         debugfs_remove_recursive(dir);
1596
1597         return -ENOMEM;
1598 }
1599
1600 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1601
1602 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1603
1604 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1605
1606 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1607 {
1608         return false;
1609 }
1610
1611 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1612
1613 /*
1614  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1615  * of the allocation.
1616  */
1617 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1618                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1619 {
1620         /* free_pages my go negative - that's OK */
1621         long min = mark;
1622         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1623         int o;
1624
1625         free_pages -= (1 << order) - 1;
1626         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1627                 min -= min / 2;
1628         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1629                 min -= min / 4;
1630 #ifdef CONFIG_CMA
1631         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1632         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1633                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1634 #endif
1635         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1636                 return false;
1637         for (o = 0; o < order; o++) {
1638                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1639                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1640
1641                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1642                 min >>= 1;
1643
1644                 if (free_pages <= min)
1645                         return false;
1646         }
1647         return true;
1648 }
1649
1650 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1651 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1652 {
1653         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1654                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1655         return 0;
1656 }
1657 #else
1658 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1659 {
1660         return 0;
1661 }
1662 #endif
1663
1664 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1665                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1666 {
1667         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1668                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1669 }
1670
1671 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1672                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1673 {
1674         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1675
1676         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1677                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1678
1679         /*
1680          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1681          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1682          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1683          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1684          * reclaim path.
1685          */
1686         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1687         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1688                                                                 free_pages);
1689 }
1690
1691 #ifdef CONFIG_NUMA
1692 /*
1693  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1694  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1695  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1696  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1697  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1698  *
1699  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1700  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1701  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1702  *
1703  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1704  * nothing and returns NULL.
1705  *
1706  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1707  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1708  *
1709  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1710  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1711  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1712  * quickly as we can.
1713  */
1714 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1715 {
1716         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1717         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1718
1719         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1720         if (!zlc)
1721                 return NULL;
1722
1723         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1724                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1725                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1726         }
1727
1728         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1729                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1730                                         &node_states[N_MEMORY];
1731         return allowednodes;
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1736  * if it is worth looking at further for free memory:
1737  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1738  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1739  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1740  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1741  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1742  * else return false (zero) if it is not.
1743  *
1744  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1745  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1746  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1747  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1748  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1749  * into the second scan of the zonelist.
1750  *
1751  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1752  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1753  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1754  * unturned looking for a free page.
1755  */
1756 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1757                                                 nodemask_t *allowednodes)
1758 {
1759         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1760         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1761         int n;                          /* node that zone *z is on */
1762
1763         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1764         if (!zlc)
1765                 return 1;
1766
1767         i = z - zonelist->_zonerefs;
1768         n = zlc->z_to_n[i];
1769
1770         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1771         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1776  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1777  * from that zone don't waste time re-examining it.
1778  */
1779 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1780 {
1781         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1782         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1783
1784         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1785         if (!zlc)
1786                 return;
1787
1788         i = z - zonelist->_zonerefs;
1789
1790         set_bit(i, zlc->fullzones);
1791 }
1792
1793 /*
1794  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1795  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1796  */
1797 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1798 {
1799         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1800
1801         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1802         if (!zlc)
1803                 return;
1804
1805         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1806 }
1807
1808 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1809 {
1810         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1811 }
1812
1813 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1814 {
1815         int i;
1816
1817         for_each_online_node(i)
1818                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1819                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1820                 else
1821                         zone_reclaim_mode = 1;
1822 }
1823
1824 #else   /* CONFIG_NUMA */
1825
1826 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1827 {
1828         return NULL;
1829 }
1830
1831 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1832                                 nodemask_t *allowednodes)
1833 {
1834         return 1;
1835 }
1836
1837 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1838 {
1839 }
1840
1841 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1842 {
1843 }
1844
1845 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1846 {
1847         return true;
1848 }
1849
1850 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1851 {
1852 }
1853 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1854
1855 /*
1856  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1857  * a page.
1858  */
1859 static struct page *
1860 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1861                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1862                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1863 {
1864         struct zoneref *z;
1865         struct page *page = NULL;
1866         int classzone_idx;
1867         struct zone *zone;
1868         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1869         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1870         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1871
1872         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1873 zonelist_scan:
1874         /*
1875          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1876          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1877          */
1878         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1879                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1880                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1881                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1882                                 continue;
1883                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1884                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1885                                 continue;
1886                 /*
1887                  * When allocating a page cache page for writing, we
1888                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1889                  * limit, such that no single zone holds more than its
1890                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1891                  * The dirty limits take into account the zone's
1892                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1893                  * should be able to balance it without having to
1894                  * write pages from its LRU list.
1895                  *
1896                  * This may look like it could increase pressure on
1897                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1898                  * before they are full.  But the pages that do spill
1899                  * over are limited as the lower zones are protected
1900                  * by this very same mechanism.  It should not become
1901                  * a practical burden to them.
1902                  *
1903                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1904                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1905                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1906                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1907                  * zones are together not big enough to reach the
1908                  * global limit.  The proper fix for these situations
1909                  * will require awareness of zones in the
1910                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1911                  */
1912                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1913                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1914                         goto this_zone_full;
1915
1916                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1917                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1918                         unsigned long mark;
1919                         int ret;
1920
1921                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1922                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1923                                     classzone_idx, alloc_flags))
1924                                 goto try_this_zone;
1925
1926                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1927                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1928                                 /*
1929                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1930                                  * and before considering the first zone allowed
1931                                  * by the cpuset.
1932                                  */
1933                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1934                                 zlc_active = 1;
1935                                 did_zlc_setup = 1;
1936                         }
1937
1938                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1939                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1940                                 goto this_zone_full;
1941
1942                         /*
1943                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1944                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1945                          */
1946                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1947                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1948                                 continue;
1949
1950                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1951                         switch (ret) {
1952                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1953                                 /* did not scan */
1954                                 continue;
1955                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1956                                 /* scanned but unreclaimable */
1957                                 continue;
1958                         default:
1959                                 /* did we reclaim enough */
1960                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1961                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1962                                         goto this_zone_full;
1963                         }
1964                 }
1965
1966 try_this_zone:
1967                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1968                                                 gfp_mask, migratetype);
1969                 if (page)
1970                         break;
1971 this_zone_full:
1972                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1973                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1974         }
1975
1976         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1977                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1978                 zlc_active = 0;
1979                 goto zonelist_scan;
1980         }
1981
1982         if (page)
1983                 /*
1984                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1985                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1986                  * that the caller is taking steps that will free more
1987                  * memory. The caller should avoid the page being used
1988                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1989                  */
1990                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1991
1992         return page;
1993 }
1994
1995 /*
1996  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1997  * meminfo in irq context.
1998  */
1999 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2000 {
2001         bool ret = false;
2002
2003 #if NODES_SHIFT > 8
2004         ret = in_interrupt();
2005 #endif
2006         return ret;
2007 }
2008
2009 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2010                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2011                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2012
2013 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2014 {
2015         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2016
2017         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2018             debug_guardpage_minorder() > 0)
2019                 return;
2020
2021         /*
2022          * This documents exceptions given to allocations in certain
2023          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2024          * of allowed nodes.
2025          */
2026         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2027                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2028                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2029                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2030         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2031                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2032
2033         if (fmt) {
2034                 struct va_format vaf;
2035                 va_list args;
2036
2037                 va_start(args, fmt);
2038
2039                 vaf.fmt = fmt;
2040                 vaf.va = &args;
2041
2042                 pr_warn("%pV", &vaf);
2043
2044                 va_end(args);
2045         }
2046
2047         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2048                 current->comm, order, gfp_mask);
2049
2050         dump_stack();
2051         if (!should_suppress_show_mem())
2052                 show_mem(filter);
2053 }
2054
2055 static inline int
2056 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2057                                 unsigned long did_some_progress,
2058                                 unsigned long pages_reclaimed)
2059 {
2060         /* Do not loop if specifically requested */
2061         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2062                 return 0;
2063
2064         /* Always retry if specifically requested */
2065         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2066                 return 1;
2067
2068         /*
2069          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2070          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2071          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2072          */
2073         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2074                 return 0;
2075
2076         /*
2077          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2078          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2079          * implementations.
2080          */
2081         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2082                 return 1;
2083
2084         /*
2085          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2086          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2087          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2088          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2089          * allocation still fails, we stop retrying.
2090          */
2091         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2092                 return 1;
2093
2094         return 0;
2095 }
2096
2097 static inline struct page *
2098 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2099         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2100         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2101         int migratetype)
2102 {
2103         struct page *page;
2104
2105         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2106         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2107                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2108                 return NULL;
2109         }
2110
2111         /*
2112          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2113          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2114          * we're still under heavy pressure.
2115          */
2116         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2117                 order, zonelist, high_zoneidx,
2118                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2119                 preferred_zone, migratetype);
2120         if (page)
2121                 goto out;
2122
2123         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2124                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2125                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2126                         goto out;
2127                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2128                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2129                         goto out;
2130                 /*
2131                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2132                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2133                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2134                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2135                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2136                  */
2137                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2138                         goto out;
2139         }
2140         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2141         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2142
2143 out:
2144         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2145         return page;
2146 }
2147
2148 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2149 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2150 static struct page *
2151 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2152         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2153         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2154         int migratetype, bool sync_migration,
2155         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2156         unsigned long *did_some_progress)
2157 {
2158         struct page *page = NULL;
2159
2160         if (!order)
2161                 return NULL;
2162
2163         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2164                 *deferred_compaction = true;
2165                 return NULL;
2166         }
2167
2168         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2169         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2170                                                 nodemask, sync_migration,
2171                                                 contended_compaction, &page);
2172         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2173
2174         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2175         if (page) {
2176                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2177                 goto got_page;
2178         }
2179
2180         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2181                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2182                 drain_pages(get_cpu());
2183                 put_cpu();
2184
2185                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2186                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2187                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2188                                 preferred_zone, migratetype);
2189                 if (page) {
2190 got_page:
2191                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2192                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2193                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2194                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2195                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2196                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2197                         return page;
2198                 }
2199
2200                 /*
2201                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2202                  * The most likely reason is that pages exist,
2203                  * but not enough to satisfy watermarks.
2204                  */
2205                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2206
2207                 /*
2208                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2209                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2210                  */
2211                 if (sync_migration)
2212                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2213
2214                 cond_resched();
2215         }
2216
2217         return NULL;
2218 }
2219 #else
2220 static inline struct page *
2221 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2222         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2223         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2224         int migratetype, bool sync_migration,
2225         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2226         unsigned long *did_some_progress)
2227 {
2228         return NULL;
2229 }
2230 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2231
2232 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2233 static int
2234 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2235                   nodemask_t *nodemask)
2236 {
2237         struct reclaim_state reclaim_state;
2238         int progress;
2239
2240         cond_resched();
2241
2242         /* We now go into synchronous reclaim */
2243         cpuset_memory_pressure_bump();
2244         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2245         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2246         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2247         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2248
2249         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2250
2251         current->reclaim_state = NULL;
2252         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2253         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2254
2255         cond_resched();
2256
2257         return progress;
2258 }
2259
2260 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2261 static inline struct page *
2262 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2263         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2264         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2265         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2266 {
2267         struct page *page = NULL;
2268         bool drained = false;
2269
2270         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2271                                                nodemask);
2272         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2273                 return NULL;
2274
2275         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2276         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2277                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2278
2279 retry:
2280         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2281                                         zonelist, high_zoneidx,
2282                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2283                                         preferred_zone, migratetype);
2284
2285         /*
2286          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2287          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2288          */
2289         if (!page && !drained) {
2290                 drain_all_pages();
2291                 drained = true;
2292                 goto retry;
2293         }
2294
2295         return page;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2300  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2301  */
2302 static inline struct page *
2303 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2304         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2305         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2306         int migratetype)
2307 {
2308         struct page *page;
2309
2310         do {
2311                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2312                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2313                         preferred_zone, migratetype);
2314
2315                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2316                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2317         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2318
2319         return page;
2320 }
2321
2322 static inline
2323 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2324                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2325                                                 enum zone_type classzone_idx)
2326 {
2327         struct zoneref *z;
2328         struct zone *zone;
2329
2330         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2331                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2332 }
2333
2334 static inline int
2335 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2336 {
2337         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2338         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2339
2340         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2341         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2342
2343         /*
2344          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2345          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2346          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2347          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2348          */
2349         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2350
2351         if (!wait) {
2352                 /*
2353                  * Not worth trying to allocate harder for
2354                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2355                  */
2356                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2357                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2358                 /*
2359                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2360                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2361                  */
2362                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2363         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2364                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2365
2366         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2367                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2368                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2369                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2370                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2371                 else if (!in_interrupt() &&
2372                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2373                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2374                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2375         }
2376 #ifdef CONFIG_CMA
2377         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2378                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2379 #endif
2380         return alloc_flags;
2381 }
2382
2383 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2384 {
2385         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2386 }
2387
2388 static inline struct page *
2389 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2390         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2391         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2392         int migratetype)
2393 {
2394         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2395         struct page *page = NULL;
2396         int alloc_flags;
2397         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2398         unsigned long did_some_progress;
2399         bool sync_migration = false;
2400         bool deferred_compaction = false;
2401         bool contended_compaction = false;
2402
2403         /*
2404          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2405          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2406          * be using allocators in order of preference for an area that is
2407          * too large.
2408          */
2409         if (order >= MAX_ORDER) {
2410                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2411                 return NULL;
2412         }
2413
2414         /*
2415          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2416          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2417          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2418          * using a larger set of nodes after it has established that the
2419          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2420          * over allocated.
2421          */
2422         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2423                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2424                 goto nopage;
2425
2426 restart:
2427         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2428                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2429                                                 zone_idx(preferred_zone));
2430
2431         /*
2432          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2433          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2434          * to how we want to proceed.
2435          */
2436         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2437
2438         /*
2439          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2440          * cpusets.
2441          */
2442         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2443                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2444                                         &preferred_zone);
2445
2446 rebalance:
2447         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2448         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2449                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2450                         preferred_zone, migratetype);
2451         if (page)
2452                 goto got_pg;
2453
2454         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2455         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2456                 /*
2457                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2458                  * the allocation is high priority and these type of
2459                  * allocations are system rather than user orientated
2460                  */
2461                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2462
2463                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2464                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2465                                 preferred_zone, migratetype);
2466                 if (page) {
2467                         goto got_pg;
2468                 }
2469         }
2470
2471         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2472         if (!wait)
2473                 goto nopage;
2474
2475         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2476         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2477                 goto nopage;
2478
2479         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2480         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2481                 goto nopage;
2482
2483         /*
2484          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2485          * attempts after direct reclaim are synchronous
2486          */
2487         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2488                                         zonelist, high_zoneidx,
2489                                         nodemask,
2490                                         alloc_flags, preferred_zone,
2491                                         migratetype, sync_migration,
2492                                         &contended_compaction,
2493                                         &deferred_compaction,
2494                                         &did_some_progress);
2495         if (page)
2496                 goto got_pg;
2497         sync_migration = true;
2498
2499         /*
2500          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2501          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2502          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2503          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2504          */
2505         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2506                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2507                 goto nopage;
2508
2509         /* Try direct reclaim and then allocating */
2510         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2511                                         zonelist, high_zoneidx,
2512                                         nodemask,
2513                                         alloc_flags, preferred_zone,
2514                                         migratetype, &did_some_progress);
2515         if (page)
2516                 goto got_pg;
2517
2518         /*
2519          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2520          * running out of options and have to consider going OOM
2521          */
2522         if (!did_some_progress) {
2523                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2524                         if (oom_killer_disabled)
2525                                 goto nopage;
2526                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2527                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2528                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2529                                 goto nopage;
2530                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2531                                         zonelist, high_zoneidx,
2532                                         nodemask, preferred_zone,
2533                                         migratetype);
2534                         if (page)
2535                                 goto got_pg;
2536
2537                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2538                                 /*
2539                                  * The oom killer is not called for high-order
2540                                  * allocations that may fail, so if no progress
2541                                  * is being made, there are no other options and
2542                                  * retrying is unlikely to help.
2543                                  */
2544                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2545                                         goto nopage;
2546                                 /*
2547                                  * The oom killer is not called for lowmem
2548                                  * allocations to prevent needlessly killing
2549                                  * innocent tasks.
2550                                  */
2551                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2552                                         goto nopage;
2553                         }
2554
2555                         goto restart;
2556                 }
2557         }
2558
2559         /* Check if we should retry the allocation */
2560         pages_reclaimed += did_some_progress;
2561         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2562                                                 pages_reclaimed)) {
2563                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2564                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2565                 goto rebalance;
2566         } else {
2567                 /*
2568                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2569                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2570                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2571                  */
2572                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2573                                         zonelist, high_zoneidx,
2574                                         nodemask,
2575                                         alloc_flags, preferred_zone,
2576                                         migratetype, sync_migration,
2577                                         &contended_compaction,
2578                                         &deferred_compaction,
2579                                         &did_some_progress);
2580                 if (page)
2581                         goto got_pg;
2582         }
2583
2584 nopage:
2585         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2586         return page;
2587 got_pg:
2588         if (kmemcheck_enabled)
2589                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2590
2591         return page;
2592 }
2593
2594 /*
2595  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2596  */
2597 struct page *
2598 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2599                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2600 {
2601         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2602         struct zone *preferred_zone;
2603         struct page *page = NULL;
2604         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2605         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2606         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2607
2608         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2609
2610         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2611
2612         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2613
2614         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2615                 return NULL;
2616
2617         /*
2618          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2619          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2620          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2621          */
2622         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2623                 return NULL;
2624
2625 retry_cpuset:
2626         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2627
2628         /* The preferred zone is used for statistics later */
2629         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2630                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2631                                 &preferred_zone);
2632         if (!preferred_zone)
2633                 goto out;
2634
2635 #ifdef CONFIG_CMA
2636         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2637                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2638 #endif
2639         /* First allocation attempt */
2640         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2641                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2642                         preferred_zone, migratetype);
2643         if (unlikely(!page))
2644                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2645                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2646                                 preferred_zone, migratetype);
2647
2648         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2649
2650 out:
2651         /*
2652          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2653          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2654          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2655          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2656          */
2657         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2658                 goto retry_cpuset;
2659
2660         return page;
2661 }
2662 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2663
2664 /*
2665  * Common helper functions.
2666  */
2667 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2668 {
2669         struct page *page;
2670
2671         /*
2672          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2673          * a highmem page
2674          */
2675         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2676
2677         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2678         if (!page)
2679                 return 0;
2680         return (unsigned long) page_address(page);
2681 }
2682 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2683
2684 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2685 {
2686         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2687 }
2688 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2689
2690 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2691 {
2692         if (put_page_testzero(page)) {
2693                 if (order == 0)
2694                         free_hot_cold_page(page, 0);
2695                 else
2696                         __free_pages_ok(page, order);
2697         }
2698 }
2699
2700 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2701
2702 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2703 {
2704         if (addr != 0) {
2705                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2706                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2707         }
2708 }
2709
2710 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2711
2712 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2713 {
2714         if (addr) {
2715                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2716                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2717
2718                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2719                 while (used < alloc_end) {
2720                         free_page(used);
2721                         used += PAGE_SIZE;
2722                 }
2723         }
2724         return (void *)addr;
2725 }
2726
2727 /**
2728  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2729  * @size: the number of bytes to allocate
2730  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2731  *
2732  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2733  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2734  * allocate memory in power-of-two pages.
2735  *
2736  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2737  *
2738  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2739  */
2740 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2741 {
2742         unsigned int order = get_order(size);
2743         unsigned long addr;
2744
2745         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2746         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2747 }
2748 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2749
2750 /**
2751  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2752  *                         pages on a node.
2753  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2754  * @size: the number of bytes to allocate
2755  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2756  *
2757  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2758  * back.
2759  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2760  * but is not exact.
2761  */
2762 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2763 {
2764         unsigned order = get_order(size);
2765         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2766         if (!p)
2767                 return NULL;
2768         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2769 }
2770 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2771
2772 /**
2773  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2774  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2775  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2776  *
2777  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2778  */
2779 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2780 {
2781         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2782         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2783
2784         while (addr < end) {
2785                 free_page(addr);
2786                 addr += PAGE_SIZE;
2787         }
2788 }
2789 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2790
2791 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2792 {
2793         struct zoneref *z;
2794         struct zone *zone;
2795
2796         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2797         unsigned int sum = 0;
2798
2799         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2800
2801         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2802                 unsigned long size = zone->present_pages;
2803                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2804                 if (size > high)
2805                         sum += size - high;
2806         }
2807
2808         return sum;
2809 }
2810
2811 /*
2812  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2813  */
2814 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2815 {
2816         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2817 }
2818 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2819
2820 /*
2821  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2822  */
2823 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2824 {
2825         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2826 }
2827
2828 static inline void show_node(struct zone *zone)
2829 {
2830         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2831                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2832 }
2833
2834 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2835 {
2836         val->totalram = totalram_pages;
2837         val->sharedram = 0;
2838         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2839         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2840         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2841         val->freehigh = nr_free_highpages();
2842         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2843 }
2844
2845 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2846
2847 #ifdef CONFIG_NUMA
2848 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2849 {
2850         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2851
2852         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2853         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2854 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2855         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2856         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2857                         NR_FREE_PAGES);
2858 #else
2859         val->totalhigh = 0;
2860         val->freehigh = 0;
2861 #endif
2862         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2863 }
2864 #endif
2865
2866 /*
2867  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2868  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2869  */
2870 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2871 {
2872         bool ret = false;
2873         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2874
2875         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2876                 goto out;
2877
2878         do {
2879                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2880                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2881         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2882 out:
2883         return ret;
2884 }
2885
2886 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2887
2888 static void show_migration_types(unsigned char type)
2889 {
2890         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2891                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2892                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2893                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2894                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2895 #ifdef CONFIG_CMA
2896                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2897 #endif
2898                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2899         };
2900         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2901         char *p = tmp;
2902         int i;
2903
2904         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2905                 if (type & (1 << i))
2906                         *p++ = types[i];
2907         }
2908
2909         *p = '\0';
2910         printk("(%s) ", tmp);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2915  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2916  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2917  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2918  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2919  */
2920 void show_free_areas(unsigned int filter)
2921 {
2922         int cpu;
2923         struct zone *zone;
2924
2925         for_each_populated_zone(zone) {
2926                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2927                         continue;
2928                 show_node(zone);
2929                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2930
2931                 for_each_online_cpu(cpu) {
2932                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2933
2934                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2935
2936                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2937                                cpu, pageset->pcp.high,
2938                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2939                 }
2940         }
2941
2942         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2943                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2944                 " unevictable:%lu"
2945                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2946                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2947                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2948                 " free_cma:%lu\n",
2949                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2950                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2951                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2952                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2953                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2954                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2955                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2956                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2957                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2958                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2959                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2960                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2961                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2962                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2963                 global_page_state(NR_SHMEM),
2964                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2965                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2966                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2967
2968         for_each_populated_zone(zone) {
2969                 int i;
2970
2971                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2972                         continue;
2973                 show_node(zone);
2974                 printk("%s"
2975                         " free:%lukB"
2976                         " min:%lukB"
2977                         " low:%lukB"
2978                         " high:%lukB"
2979                         " active_anon:%lukB"
2980                         " inactive_anon:%lukB"
2981                         " active_file:%lukB"
2982                         " inactive_file:%lukB"
2983                         " unevictable:%lukB"
2984                         " isolated(anon):%lukB"
2985                         " isolated(file):%lukB"
2986                         " present:%lukB"
2987                         " mlocked:%lukB"
2988                         " dirty:%lukB"
2989                         " writeback:%lukB"
2990                         " mapped:%lukB"
2991                         " shmem:%lukB"
2992                         " slab_reclaimable:%lukB"
2993                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2994                         " kernel_stack:%lukB"
2995                         " pagetables:%lukB"
2996                         " unstable:%lukB"
2997                         " bounce:%lukB"
2998                         " free_cma:%lukB"
2999                         " writeback_tmp:%lukB"
3000                         " pages_scanned:%lu"
3001                         " all_unreclaimable? %s"
3002                         "\n",
3003                         zone->name,
3004                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3005                         K(min_wmark_pages(zone)),
3006                         K(low_wmark_pages(zone)),
3007                         K(high_wmark_pages(zone)),
3008                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3009                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3010                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3011                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3012                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3013                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3014                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3015                         K(zone->present_pages),
3016                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3017                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3018                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3019                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3020                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3022                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3023                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3024                                 THREAD_SIZE / 1024,
3025                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3026                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3027                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3028                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3029                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3030                         zone->pages_scanned,
3031                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3032                         );
3033                 printk("lowmem_reserve[]:");
3034                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3035                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3036                 printk("\n");
3037         }
3038
3039         for_each_populated_zone(zone) {
3040                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3041                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3042
3043                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3044                         continue;
3045                 show_node(zone);
3046                 printk("%s: ", zone->name);
3047
3048                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3049                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3050                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3051                         int type;
3052
3053                         nr[order] = area->nr_free;
3054                         total += nr[order] << order;
3055
3056                         types[order] = 0;
3057                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3058                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3059                                         types[order] |= 1 << type;
3060                         }
3061                 }
3062                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3063                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3064                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3065                         if (nr[order])
3066                                 show_migration_types(types[order]);
3067                 }
3068                 printk("= %lukB\n", K(total));
3069         }
3070
3071         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3072
3073         show_swap_cache_info();
3074 }
3075
3076 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3077 {
3078         zoneref->zone = zone;
3079         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3080 }
3081
3082 /*
3083  * Builds allocation fallback zone lists.
3084  *
3085  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3086  */
3087 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3088                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3089 {
3090         struct zone *zone;
3091
3092         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3093         zone_type++;
3094
3095         do {
3096                 zone_type--;
3097                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3098                 if (populated_zone(zone)) {
3099                         zoneref_set_zone(zone,
3100                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3101                         check_highest_zone(zone_type);
3102                 }
3103
3104         } while (zone_type);
3105         return nr_zones;
3106 }
3107
3108
3109 /*
3110  *  zonelist_order:
3111  *  0 = automatic detection of better ordering.
3112  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3113  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3114  *
3115  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3116  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3117  */
3118 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3119 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3120 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3121
3122 /* zonelist order in the kernel.
3123  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3124  */
3125 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3126 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3127
3128
3129 #ifdef CONFIG_NUMA
3130 /* The value user specified ....changed by config */
3131 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3132 /* string for sysctl */
3133 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3134 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3135
3136 /*
3137  * interface for configure zonelist ordering.
3138  * command line option "numa_zonelist_order"
3139  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3140  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3141  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3142  */
3143
3144 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3145 {
3146         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3147                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3148         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3149                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3150         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3151                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3152         } else {
3153                 printk(KERN_WARNING
3154                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3155                         "%s\n", s);
3156                 return -EINVAL;
3157         }
3158         return 0;
3159 }
3160
3161 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3162 {
3163         int ret;
3164
3165         if (!s)
3166                 return 0;
3167
3168         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3169         if (ret == 0)
3170                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3171
3172         return ret;
3173 }
3174 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3175
3176 /*
3177  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3178  */
3179 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3180                 void __user *buffer, size_t *length,
3181                 loff_t *ppos)
3182 {
3183         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3184         int ret;
3185         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3186
3187         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3188         if (write)
3189                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3190         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3191         if (ret)
3192                 goto out;
3193         if (write) {
3194                 int oldval = user_zonelist_order;
3195                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3196                         /*
3197                          * bogus value.  restore saved string
3198                          */
3199                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3200                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3201                         user_zonelist_order = oldval;
3202                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3203                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3204                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3205                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3206                 }
3207         }
3208 out:
3209         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3210         return ret;
3211 }
3212
3213
3214 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3215 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3216
3217 /**
3218  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3219  * @node: node whose fallback list we're appending
3220  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3221  *
3222  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3223  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3224  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3225  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3226  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3227  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3228  * on them otherwise.
3229  * It returns -1 if no node is found.
3230  */
3231 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3232 {
3233         int n, val;
3234         int min_val = INT_MAX;
3235         int best_node = -1;
3236         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3237
3238         /* Use the local node if we haven't already */
3239         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3240                 node_set(node, *used_node_mask);
3241                 return node;
3242         }
3243
3244         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3245
3246                 /* Don't want a node to appear more than once */
3247                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3248                         continue;
3249
3250                 /* Use the distance array to find the distance */
3251                 val = node_distance(node, n);
3252
3253                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3254                 val += (n < node);
3255
3256                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3257                 tmp = cpumask_of_node(n);
3258                 if (!cpumask_empty(tmp))
3259                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3260
3261                 /* Slight preference for less loaded node */
3262                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3263                 val += node_load[n];
3264
3265                 if (val < min_val) {
3266                         min_val = val;
3267                         best_node = n;
3268                 }
3269         }
3270
3271         if (best_node >= 0)
3272                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3273
3274         return best_node;
3275 }
3276
3277
3278 /*
3279  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3280  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3281  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3282  */
3283 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3284 {
3285         int j;
3286         struct zonelist *zonelist;
3287
3288         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3289         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3290                 ;
3291         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3292                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3293         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3294         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3295 }
3296
3297 /*
3298  * Build gfp_thisnode zonelists
3299  */
3300 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3301 {
3302         int j;
3303         struct zonelist *zonelist;
3304
3305         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3306         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3307         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3308         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3309 }
3310
3311 /*
3312  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3313  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3314  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3315  * may still exist in local DMA zone.
3316  */
3317 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3318
3319 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3320 {
3321         int pos, j, node;
3322         int zone_type;          /* needs to be signed */
3323         struct zone *z;
3324         struct zonelist *zonelist;
3325
3326         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3327         pos = 0;
3328         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3329                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3330                         node = node_order[j];
3331                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3332                         if (populated_zone(z)) {
3333                                 zoneref_set_zone(z,
3334                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3335                                 check_highest_zone(zone_type);
3336                         }
3337                 }
3338         }
3339         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3340         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3341 }
3342
3343 static int default_zonelist_order(void)
3344 {
3345         int nid, zone_type;
3346         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3347         struct zone *z;
3348         int average_size;
3349         /*
3350          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3351          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3352          * into OOM very easily.
3353          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3354          */
3355         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3356         low_kmem_size = 0;
3357         total_size = 0;
3358         for_each_online_node(nid) {
3359                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3360                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3361                         if (populated_zone(z)) {
3362                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3363                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3364                                 total_size += z->present_pages;
3365                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3366                                 /*
3367                                  * If any node has only lowmem, then node order
3368                                  * is preferred to allow kernel allocations
3369                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3370                                  * on other nodes when there is an abundance of
3371                                  * lowmem available to allocate from.
3372                                  */
3373                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3374                         }
3375                 }
3376         }
3377         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3378             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3379                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3380         /*
3381          * look into each node's config.
3382          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3383          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3384          */
3385         average_size = total_size /
3386                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3387         for_each_online_node(nid) {
3388                 low_kmem_size = 0;
3389                 total_size = 0;
3390                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3391                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3392                         if (populated_zone(z)) {
3393                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3394                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3395                                 total_size += z->present_pages;
3396                         }
3397                 }
3398                 if (low_kmem_size &&
3399                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3400                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3401                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3402         }
3403         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3404 }
3405
3406 static void set_zonelist_order(void)
3407 {
3408         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3409                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3410         else
3411                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3412 }
3413
3414 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3415 {
3416         int j, node, load;
3417         enum zone_type i;
3418         nodemask_t used_mask;
3419         int local_node, prev_node;