]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/page_alloc.c
mm: avoid waking kswapd for THP allocations when compaction is deferred or contended
[~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 (NUMA_BUILD && 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 (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1921                                 /*
1922                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1923                                  * and before considering the first zone allowed
1924                                  * by the cpuset.
1925                                  */
1926                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1927                                 zlc_active = 1;
1928                                 did_zlc_setup = 1;
1929                         }
1930
1931                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1932                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1933                                 goto this_zone_full;
1934
1935                         /*
1936                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1937                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1938                          */
1939                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1940                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1941                                 continue;
1942
1943                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1944                         switch (ret) {
1945                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1946                                 /* did not scan */
1947                                 continue;
1948                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1949                                 /* scanned but unreclaimable */
1950                                 continue;
1951                         default:
1952                                 /* did we reclaim enough */
1953                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1954                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1955                                         goto this_zone_full;
1956                         }
1957                 }
1958
1959 try_this_zone:
1960                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1961                                                 gfp_mask, migratetype);
1962                 if (page)
1963                         break;
1964 this_zone_full:
1965                 if (NUMA_BUILD)
1966                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1967         }
1968
1969         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1970                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1971                 zlc_active = 0;
1972                 goto zonelist_scan;
1973         }
1974
1975         if (page)
1976                 /*
1977                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1978                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1979                  * that the caller is taking steps that will free more
1980                  * memory. The caller should avoid the page being used
1981                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1982                  */
1983                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1984
1985         return page;
1986 }
1987
1988 /*
1989  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1990  * meminfo in irq context.
1991  */
1992 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1993 {
1994         bool ret = false;
1995
1996 #if NODES_SHIFT > 8
1997         ret = in_interrupt();
1998 #endif
1999         return ret;
2000 }
2001
2002 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2003                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2004                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2005
2006 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2007 {
2008         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2009
2010         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2011             debug_guardpage_minorder() > 0)
2012                 return;
2013
2014         /*
2015          * This documents exceptions given to allocations in certain
2016          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2017          * of allowed nodes.
2018          */
2019         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2020                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2021                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2022                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2023         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2024                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2025
2026         if (fmt) {
2027                 struct va_format vaf;
2028                 va_list args;
2029
2030                 va_start(args, fmt);
2031
2032                 vaf.fmt = fmt;
2033                 vaf.va = &args;
2034
2035                 pr_warn("%pV", &vaf);
2036
2037                 va_end(args);
2038         }
2039
2040         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2041                 current->comm, order, gfp_mask);
2042
2043         dump_stack();
2044         if (!should_suppress_show_mem())
2045                 show_mem(filter);
2046 }
2047
2048 static inline int
2049 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2050                                 unsigned long did_some_progress,
2051                                 unsigned long pages_reclaimed)
2052 {
2053         /* Do not loop if specifically requested */
2054         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2055                 return 0;
2056
2057         /* Always retry if specifically requested */
2058         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2059                 return 1;
2060
2061         /*
2062          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2063          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2064          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2065          */
2066         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2067                 return 0;
2068
2069         /*
2070          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2071          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2072          * implementations.
2073          */
2074         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2075                 return 1;
2076
2077         /*
2078          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2079          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2080          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2081          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2082          * allocation still fails, we stop retrying.
2083          */
2084         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2085                 return 1;
2086
2087         return 0;
2088 }
2089
2090 static inline struct page *
2091 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2092         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2093         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2094         int migratetype)
2095 {
2096         struct page *page;
2097
2098         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2099         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2100                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2101                 return NULL;
2102         }
2103
2104         /*
2105          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2106          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2107          * we're still under heavy pressure.
2108          */
2109         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2110                 order, zonelist, high_zoneidx,
2111                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2112                 preferred_zone, migratetype);
2113         if (page)
2114                 goto out;
2115
2116         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2117                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2118                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2119                         goto out;
2120                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2121                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2122                         goto out;
2123                 /*
2124                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2125                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2126                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2127                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2128                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2129                  */
2130                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2131                         goto out;
2132         }
2133         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2134         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2135
2136 out:
2137         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2138         return page;
2139 }
2140
2141 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2142 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2143 static struct page *
2144 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2145         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2146         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2147         int migratetype, bool sync_migration,
2148         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2149         unsigned long *did_some_progress)
2150 {
2151         struct page *page = NULL;
2152
2153         if (!order)
2154                 return NULL;
2155
2156         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2157                 *deferred_compaction = true;
2158                 return NULL;
2159         }
2160
2161         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2162         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2163                                                 nodemask, sync_migration,
2164                                                 contended_compaction, &page);
2165         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2166
2167         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2168         if (page) {
2169                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2170                 goto got_page;
2171         }
2172
2173         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2174                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2175                 drain_pages(get_cpu());
2176                 put_cpu();
2177
2178                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2179                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2180                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2181                                 preferred_zone, migratetype);
2182                 if (page) {
2183 got_page:
2184                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2185                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2186                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2187                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2188                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2189                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2190                         return page;
2191                 }
2192
2193                 /*
2194                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2195                  * The most likely reason is that pages exist,
2196                  * but not enough to satisfy watermarks.
2197                  */
2198                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2199
2200                 /*
2201                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2202                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2203                  */
2204                 if (sync_migration)
2205                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2206
2207                 cond_resched();
2208         }
2209
2210         return NULL;
2211 }
2212 #else
2213 static inline struct page *
2214 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2215         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2216         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2217         int migratetype, bool sync_migration,
2218         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2219         unsigned long *did_some_progress)
2220 {
2221         return NULL;
2222 }
2223 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2224
2225 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2226 static int
2227 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2228                   nodemask_t *nodemask)
2229 {
2230         struct reclaim_state reclaim_state;
2231         int progress;
2232
2233         cond_resched();
2234
2235         /* We now go into synchronous reclaim */
2236         cpuset_memory_pressure_bump();
2237         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2238         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2239         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2240         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2241
2242         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2243
2244         current->reclaim_state = NULL;
2245         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2246         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2247
2248         cond_resched();
2249
2250         return progress;
2251 }
2252
2253 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2254 static inline struct page *
2255 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2256         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2257         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2258         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2259 {
2260         struct page *page = NULL;
2261         bool drained = false;
2262
2263         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2264                                                nodemask);
2265         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2266                 return NULL;
2267
2268         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2269         if (NUMA_BUILD)
2270                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2271
2272 retry:
2273         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2274                                         zonelist, high_zoneidx,
2275                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2276                                         preferred_zone, migratetype);
2277
2278         /*
2279          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2280          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2281          */
2282         if (!page && !drained) {
2283                 drain_all_pages();
2284                 drained = true;
2285                 goto retry;
2286         }
2287
2288         return page;
2289 }
2290
2291 /*
2292  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2293  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2294  */
2295 static inline struct page *
2296 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2297         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2298         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2299         int migratetype)
2300 {
2301         struct page *page;
2302
2303         do {
2304                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2305                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2306                         preferred_zone, migratetype);
2307
2308                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2309                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2310         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2311
2312         return page;
2313 }
2314
2315 static inline
2316 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2317                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2318                                                 enum zone_type classzone_idx)
2319 {
2320         struct zoneref *z;
2321         struct zone *zone;
2322
2323         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2324                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2325 }
2326
2327 static inline int
2328 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2329 {
2330         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2331         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2332
2333         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2334         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2335
2336         /*
2337          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2338          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2339          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2340          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2341          */
2342         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2343
2344         if (!wait) {
2345                 /*
2346                  * Not worth trying to allocate harder for
2347                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2348                  */
2349                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2350                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2351                 /*
2352                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2353                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2354                  */
2355                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2356         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2357                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2358
2359         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2360                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2361                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2362                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2363                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2364                 else if (!in_interrupt() &&
2365                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2366                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2367                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2368         }
2369 #ifdef CONFIG_CMA
2370         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2371                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2372 #endif
2373         return alloc_flags;
2374 }
2375
2376 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2377 {
2378         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2379 }
2380
2381 /* Returns true if the allocation is likely for THP */
2382 static bool is_thp_alloc(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2383 {
2384         if (order == pageblock_order &&
2385             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2386                 return true;
2387         return false;
2388 }
2389
2390 static inline struct page *
2391 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2392         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2393         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2394         int migratetype)
2395 {
2396         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2397         struct page *page = NULL;
2398         int alloc_flags;
2399         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2400         unsigned long did_some_progress;
2401         bool sync_migration = false;
2402         bool deferred_compaction = false;
2403         bool contended_compaction = false;
2404
2405         /*
2406          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2407          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2408          * be using allocators in order of preference for an area that is
2409          * too large.
2410          */
2411         if (order >= MAX_ORDER) {
2412                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2413                 return NULL;
2414         }
2415
2416         /*
2417          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2418          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2419          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2420          * using a larger set of nodes after it has established that the
2421          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2422          * over allocated.
2423          */
2424         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2425                 goto nopage;
2426
2427 restart:
2428         /* The decision whether to wake kswapd for THP is made later */
2429         if (!is_thp_alloc(gfp_mask, order))
2430                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2431                                         zone_idx(preferred_zone));
2432
2433         /*
2434          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2435          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2436          * to how we want to proceed.
2437          */
2438         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2439
2440         /*
2441          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2442          * cpusets.
2443          */
2444         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2445                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2446                                         &preferred_zone);
2447
2448 rebalance:
2449         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2450         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2451                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2452                         preferred_zone, migratetype);
2453         if (page)
2454                 goto got_pg;
2455
2456         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2457         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2458                 /*
2459                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2460                  * the allocation is high priority and these type of
2461                  * allocations are system rather than user orientated
2462                  */
2463                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2464
2465                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2466                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2467                                 preferred_zone, migratetype);
2468                 if (page) {
2469                         goto got_pg;
2470                 }
2471         }
2472
2473         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2474         if (!wait)
2475                 goto nopage;
2476
2477         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2478         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2479                 goto nopage;
2480
2481         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2482         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2483                 goto nopage;
2484
2485         /*
2486          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2487          * attempts after direct reclaim are synchronous
2488          */
2489         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2490                                         zonelist, high_zoneidx,
2491                                         nodemask,
2492                                         alloc_flags, preferred_zone,
2493                                         migratetype, sync_migration,
2494                                         &contended_compaction,
2495                                         &deferred_compaction,
2496                                         &did_some_progress);
2497         if (page)
2498                 goto got_pg;
2499         sync_migration = true;
2500
2501         if (is_thp_alloc(gfp_mask, order)) {
2502                 /*
2503                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2504                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2505                  * and the caller requested a movable allocation that does not
2506                  * heavily disrupt the system then fail the allocation instead
2507                  * of entering direct reclaim.
2508                  */
2509                 if (deferred_compaction || contended_compaction)
2510                         goto nopage;
2511
2512                 /* If process is willing to reclaim/compact then wake kswapd */
2513                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2514                                         zone_idx(preferred_zone));
2515         }
2516
2517         /* Try direct reclaim and then allocating */
2518         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2519                                         zonelist, high_zoneidx,
2520                                         nodemask,
2521                                         alloc_flags, preferred_zone,
2522                                         migratetype, &did_some_progress);
2523         if (page)
2524                 goto got_pg;
2525
2526         /*
2527          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2528          * running out of options and have to consider going OOM
2529          */
2530         if (!did_some_progress) {
2531                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2532                         if (oom_killer_disabled)
2533                                 goto nopage;
2534                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2535                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2536                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2537                                 goto nopage;
2538                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2539                                         zonelist, high_zoneidx,
2540                                         nodemask, preferred_zone,
2541                                         migratetype);
2542                         if (page)
2543                                 goto got_pg;
2544
2545                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2546                                 /*
2547                                  * The oom killer is not called for high-order
2548                                  * allocations that may fail, so if no progress
2549                                  * is being made, there are no other options and
2550                                  * retrying is unlikely to help.
2551                                  */
2552                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2553                                         goto nopage;
2554                                 /*
2555                                  * The oom killer is not called for lowmem
2556                                  * allocations to prevent needlessly killing
2557                                  * innocent tasks.
2558                                  */
2559                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2560                                         goto nopage;
2561                         }
2562
2563                         goto restart;
2564                 }
2565         }
2566
2567         /* Check if we should retry the allocation */
2568         pages_reclaimed += did_some_progress;
2569         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2570                                                 pages_reclaimed)) {
2571                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2572                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2573                 goto rebalance;
2574         } else {
2575                 /*
2576                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2577                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2578                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2579                  */
2580                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2581                                         zonelist, high_zoneidx,
2582                                         nodemask,
2583                                         alloc_flags, preferred_zone,
2584                                         migratetype, sync_migration,
2585                                         &contended_compaction,
2586                                         &deferred_compaction,
2587                                         &did_some_progress);
2588                 if (page)
2589                         goto got_pg;
2590         }
2591
2592 nopage:
2593         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2594         return page;
2595 got_pg:
2596         if (kmemcheck_enabled)
2597                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2598
2599         return page;
2600 }
2601
2602 /*
2603  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2604  */
2605 struct page *
2606 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2607                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2608 {
2609         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2610         struct zone *preferred_zone;
2611         struct page *page = NULL;
2612         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2613         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2614         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2615
2616         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2617
2618         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2619
2620         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2621
2622         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2623                 return NULL;
2624
2625         /*
2626          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2627          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2628          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2629          */
2630         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2631                 return NULL;
2632
2633 retry_cpuset:
2634         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2635
2636         /* The preferred zone is used for statistics later */
2637         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2638                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2639                                 &preferred_zone);
2640         if (!preferred_zone)
2641                 goto out;
2642
2643 #ifdef CONFIG_CMA
2644         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2645                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2646 #endif
2647         /* First allocation attempt */
2648         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2649                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2650                         preferred_zone, migratetype);
2651         if (unlikely(!page))
2652                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2653                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2654                                 preferred_zone, migratetype);
2655
2656         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2657
2658 out:
2659         /*
2660          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2661          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2662          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2663          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2664          */
2665         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2666                 goto retry_cpuset;
2667
2668         return page;
2669 }
2670 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2671
2672 /*
2673  * Common helper functions.
2674  */
2675 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2676 {
2677         struct page *page;
2678
2679         /*
2680          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2681          * a highmem page
2682          */
2683         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2684
2685         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2686         if (!page)
2687                 return 0;
2688         return (unsigned long) page_address(page);
2689 }
2690 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2691
2692 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2693 {
2694         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2695 }
2696 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2697
2698 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2699 {
2700         if (put_page_testzero(page)) {
2701                 if (order == 0)
2702                         free_hot_cold_page(page, 0);
2703                 else
2704                         __free_pages_ok(page, order);
2705         }
2706 }
2707
2708 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2709
2710 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2711 {
2712         if (addr != 0) {
2713                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2714                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2715         }
2716 }
2717
2718 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2719
2720 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2721 {
2722         if (addr) {
2723                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2724                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2725
2726                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2727                 while (used < alloc_end) {
2728                         free_page(used);
2729                         used += PAGE_SIZE;
2730                 }
2731         }
2732         return (void *)addr;
2733 }
2734
2735 /**
2736  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2737  * @size: the number of bytes to allocate
2738  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2739  *
2740  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2741  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2742  * allocate memory in power-of-two pages.
2743  *
2744  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2745  *
2746  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2747  */
2748 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2749 {
2750         unsigned int order = get_order(size);
2751         unsigned long addr;
2752
2753         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2754         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2755 }
2756 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2757
2758 /**
2759  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2760  *                         pages on a node.
2761  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2762  * @size: the number of bytes to allocate
2763  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2764  *
2765  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2766  * back.
2767  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2768  * but is not exact.
2769  */
2770 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2771 {
2772         unsigned order = get_order(size);
2773         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2774         if (!p)
2775                 return NULL;
2776         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2777 }
2778 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2779
2780 /**
2781  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2782  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2783  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2784  *
2785  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2786  */
2787 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2788 {
2789         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2790         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2791
2792         while (addr < end) {
2793                 free_page(addr);
2794                 addr += PAGE_SIZE;
2795         }
2796 }
2797 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2798
2799 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2800 {
2801         struct zoneref *z;
2802         struct zone *zone;
2803
2804         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2805         unsigned int sum = 0;
2806
2807         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2808
2809         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2810                 unsigned long size = zone->present_pages;
2811                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2812                 if (size > high)
2813                         sum += size - high;
2814         }
2815
2816         return sum;
2817 }
2818
2819 /*
2820  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2821  */
2822 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2823 {
2824         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2825 }
2826 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2827
2828 /*
2829  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2830  */
2831 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2832 {
2833         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2834 }
2835
2836 static inline void show_node(struct zone *zone)
2837 {
2838         if (NUMA_BUILD)
2839                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2840 }
2841
2842 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2843 {
2844         val->totalram = totalram_pages;
2845         val->sharedram = 0;
2846         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2847         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2848         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2849         val->freehigh = nr_free_highpages();
2850         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2851 }
2852
2853 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2854
2855 #ifdef CONFIG_NUMA
2856 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2857 {
2858         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2859
2860         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2861         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2862 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2863         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2864         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2865                         NR_FREE_PAGES);
2866 #else
2867         val->totalhigh = 0;
2868         val->freehigh = 0;
2869 #endif
2870         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2871 }
2872 #endif
2873
2874 /*
2875  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2876  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2877  */
2878 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2879 {
2880         bool ret = false;
2881         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2882
2883         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2884                 goto out;
2885
2886         do {
2887                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2888                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2889         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2890 out:
2891         return ret;
2892 }
2893
2894 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2895
2896 /*
2897  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2898  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2899  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2900  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2901  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2902  */
2903 void show_free_areas(unsigned int filter)
2904 {
2905         int cpu;
2906         struct zone *zone;
2907
2908         for_each_populated_zone(zone) {
2909                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2910                         continue;
2911                 show_node(zone);
2912                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2913
2914                 for_each_online_cpu(cpu) {
2915                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2916
2917                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2918
2919                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2920                                cpu, pageset->pcp.high,
2921                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2922                 }
2923         }
2924
2925         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2926                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2927                 " unevictable:%lu"
2928                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2929                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2930                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2931                 " free_cma:%lu\n",
2932                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2933                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2934                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2935                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2936                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2937                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2938                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2939                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2940                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2941                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2942                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2943                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2944                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2945                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2946                 global_page_state(NR_SHMEM),
2947                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2948                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2949                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2950
2951         for_each_populated_zone(zone) {
2952                 int i;
2953
2954                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2955                         continue;
2956                 show_node(zone);
2957                 printk("%s"
2958                         " free:%lukB"
2959                         " min:%lukB"
2960                         " low:%lukB"
2961                         " high:%lukB"
2962                         " active_anon:%lukB"
2963                         " inactive_anon:%lukB"
2964                         " active_file:%lukB"
2965                         " inactive_file:%lukB"
2966                         " unevictable:%lukB"
2967                         " isolated(anon):%lukB"
2968                         " isolated(file):%lukB"
2969                         " present:%lukB"
2970                         " mlocked:%lukB"
2971                         " dirty:%lukB"
2972                         " writeback:%lukB"
2973                         " mapped:%lukB"
2974                         " shmem:%lukB"
2975                         " slab_reclaimable:%lukB"
2976                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2977                         " kernel_stack:%lukB"
2978                         " pagetables:%lukB"
2979                         " unstable:%lukB"
2980                         " bounce:%lukB"
2981                         " free_cma:%lukB"
2982                         " writeback_tmp:%lukB"
2983                         " pages_scanned:%lu"
2984                         " all_unreclaimable? %s"
2985                         "\n",
2986                         zone->name,
2987                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2988                         K(min_wmark_pages(zone)),
2989                         K(low_wmark_pages(zone)),
2990                         K(high_wmark_pages(zone)),
2991                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2992                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2993                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2994                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2995                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2996                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2997                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2998                         K(zone->present_pages),
2999                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3000                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3001                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3002                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3003                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3004                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3005                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3006                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3007                                 THREAD_SIZE / 1024,
3008                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3009                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3010                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3011                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3012                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3013                         zone->pages_scanned,
3014                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3015                         );
3016                 printk("lowmem_reserve[]:");
3017                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3018                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3019                 printk("\n");
3020         }
3021
3022         for_each_populated_zone(zone) {
3023                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3024
3025                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3026                         continue;
3027                 show_node(zone);
3028                 printk("%s: ", zone->name);
3029
3030                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3031                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3032                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
3033                         total += nr[order] << order;
3034                 }
3035                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3036                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
3037                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3038                 printk("= %lukB\n", K(total));
3039         }
3040
3041         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3042
3043         show_swap_cache_info();
3044 }
3045
3046 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3047 {
3048         zoneref->zone = zone;
3049         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3050 }
3051
3052 /*
3053  * Builds allocation fallback zone lists.
3054  *
3055  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3056  */
3057 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3058                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3059 {
3060         struct zone *zone;
3061
3062         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3063         zone_type++;
3064
3065         do {
3066                 zone_type--;
3067                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3068                 if (populated_zone(zone)) {
3069                         zoneref_set_zone(zone,
3070                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3071                         check_highest_zone(zone_type);
3072                 }
3073
3074         } while (zone_type);
3075         return nr_zones;
3076 }
3077
3078
3079 /*
3080  *  zonelist_order:
3081  *  0 = automatic detection of better ordering.
3082  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3083  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3084  *
3085  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3086  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3087  */
3088 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3089 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3090 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3091
3092 /* zonelist order in the kernel.
3093  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3094  */
3095 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3096 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3097
3098
3099 #ifdef CONFIG_NUMA
3100 /* The value user specified ....changed by config */
3101 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3102 /* string for sysctl */
3103 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3104 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3105
3106 /*
3107  * interface for configure zonelist ordering.
3108  * command line option "numa_zonelist_order"
3109  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3110  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3111  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3112  */
3113
3114 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3115 {
3116         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3117                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3118         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3119                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3120         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3121                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3122         } else {
3123                 printk(KERN_WARNING
3124                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3125                         "%s\n", s);
3126                 return -EINVAL;
3127         }
3128         return 0;
3129 }
3130
3131 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3132 {
3133         int ret;
3134
3135         if (!s)
3136                 return 0;
3137
3138         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3139         if (ret == 0)
3140                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3141
3142         return ret;
3143 }
3144 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3145
3146 /*
3147  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3148  */
3149 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3150                 void __user *buffer, size_t *length,
3151                 loff_t *ppos)
3152 {
3153         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3154         int ret;
3155         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3156
3157         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3158         if (write)
3159                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3160         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3161         if (ret)
3162                 goto out;
3163         if (write) {
3164                 int oldval = user_zonelist_order;
3165                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3166                         /*
3167                          * bogus value.  restore saved string
3168                          */
3169                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3170                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3171                         user_zonelist_order = oldval;
3172                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3173                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3174                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3175                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3176                 }
3177         }
3178 out:
3179         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3180         return ret;
3181 }
3182
3183
3184 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3185 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3186
3187 /**
3188  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3189  * @node: node whose fallback list we're appending
3190  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3191  *
3192  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3193  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3194  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3195  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3196  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3197  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3198  * on them otherwise.
3199  * It returns -1 if no node is found.
3200  */
3201 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3202 {
3203         int n, val;
3204         int min_val = INT_MAX;
3205         int best_node = -1;
3206         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3207
3208         /* Use the local node if we haven't already */
3209         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3210                 node_set(node, *used_node_mask);
3211                 return node;
3212         }
3213
3214         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3215
3216                 /* Don't want a node to appear more than once */
3217                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3218                         continue;
3219
3220                 /* Use the distance array to find the distance */
3221                 val = node_distance(node, n);
3222
3223                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3224                 val += (n < node);
3225
3226                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3227                 tmp = cpumask_of_node(n);
3228                 if (!cpumask_empty(tmp))
3229                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3230
3231                 /* Slight preference for less loaded node */
3232                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3233                 val += node_load[n];
3234
3235                 if (val < min_val) {
3236                         min_val = val;
3237                         best_node = n;
3238                 }
3239         }
3240
3241         if (best_node >= 0)
3242                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3243
3244         return best_node;
3245 }
3246
3247
3248 /*
3249  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3250  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3251  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3252  */
3253 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3254 {
3255         int j;
3256         struct zonelist *zonelist;
3257
3258         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3259         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3260                 ;
3261         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3262                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3263         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3264         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3265 }
3266
3267 /*
3268  * Build gfp_thisnode zonelists
3269  */
3270 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3271 {
3272         int j;
3273         struct zonelist *zonelist;
3274
3275         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3276         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3277         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3278         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3279 }
3280
3281 /*
3282  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3283  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3284  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3285  * may still exist in local DMA zone.
3286  */
3287 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3288
3289 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3290 {
3291         int pos, j, node;
3292         int zone_type;          /* needs to be signed */
3293         struct zone *z;
3294         struct zonelist *zonelist;
3295
3296         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3297         pos = 0;
3298         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3299                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3300                         node = node_order[j];
3301                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3302                         if (populated_zone(z)) {
3303                                 zoneref_set_zone(z,
3304                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3305                                 check_highest_zone(zone_type);
3306                         }
3307                 }
3308         }
3309         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3310         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3311 }
3312
3313 static int default_zonelist_order(void)
3314 {
3315         int nid, zone_type;
3316         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3317         struct zone *z;
3318         int average_size;
3319         /*
3320          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3321          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3322          * into OOM very easily.
3323          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3324          */
3325         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3326         low_kmem_size = 0;
3327         total_size = 0;
3328         for_each_online_node(nid) {
3329                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3330                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3331                         if (populated_zone(z)) {
3332                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3333                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3334                                 total_size += z->present_pages;
3335                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3336                                 /*
3337                                  * If any node has only lowmem, then node order
3338                                  * is preferred to allow kernel allocations
3339                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3340                                  * on other nodes when there is an abundance of
3341                                  * lowmem available to allocate from.
3342                                  */
3343                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3344                         }
3345                 }
3346         }
3347         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3348             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3349                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3350         /*
3351          * look into each node's config.
3352          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3353          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3354          */
3355         average_size = total_size /
3356                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3357         for_each_online_node(nid) {
3358                 low_kmem_size = 0;
3359                 total_size = 0;
3360                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3361                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3362                         if (populated_zone(z)) {
3363                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3364                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3365                                 total_size += z->present_pages;
3366                         }
3367                 }
3368                 if (low_kmem_size &&
3369                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3370                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3371                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3372         }
3373         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3374 }
3375
3376 static void set_zonelist_order(void)
3377 {
3378         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3379                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3380         else
3381                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3382 }
3383
3384 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3385 {
3386         int j, node, load;
3387         enum zone_type i;
3388         nodemask_t used_mask;
3389         int local_node, prev_node;
3390         struct zonelist *zonelist;
3391         int order = current_zonelist_order;
3392
3393         /* initialize zonelists */
3394         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3395                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3396                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3397                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3398         }
3399
3400         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3401         local_node = pgdat->node_id;
3402         load = nr_online_nodes;
3403         prev_node = local_node;
3404         nodes_clear(used_mask);
3405
3406         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3407         j = 0;
3408
3409         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3410                 /*
3411                  * We don't want to pressure a particular node.
3412                  * So adding penalty to the first node in same
3413                  * distance group to make it round-robin.
3414                  */
3415                 if (node_distance(local_node, node) !=
3416                     node_distance(local_node, prev_node))
3417                         node_load[node] = load;
3418
3419                 prev_node = node;