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