]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/page_alloc.c
bc6cc0e913bd7d18214218b5fe3d7226e42e24d6
[~shefty/rdma-dev.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
94         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif
96         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif  /* NUMA */
98 };
99 EXPORT_SYMBOL(node_states);
100
101 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
102 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
103 /*
104  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
105  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
106  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
107  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
108  */
109 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
110
111 int percpu_pagelist_fraction;
112 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
113
114 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
115 /*
116  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
117  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
118  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
119  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
120  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
121  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
122  */
123
124 static gfp_t saved_gfp_mask;
125
126 void pm_restore_gfp_mask(void)
127 {
128         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
129         if (saved_gfp_mask) {
130                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
131                 saved_gfp_mask = 0;
132         }
133 }
134
135 void pm_restrict_gfp_mask(void)
136 {
137         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
138         WARN_ON(saved_gfp_mask);
139         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
140         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
141 }
142
143 bool pm_suspended_storage(void)
144 {
145         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
146                 return false;
147         return true;
148 }
149 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
150
151 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
152 int pageblock_order __read_mostly;
153 #endif
154
155 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
156
157 /*
158  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
159  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
160  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
161  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
162  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
163  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
164  *
165  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
166  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
167  */
168 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
173          256,
174 #endif
175 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
176          32,
177 #endif
178          32,
179 };
180
181 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
182
183 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
185          "DMA",
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
188          "DMA32",
189 #endif
190          "Normal",
191 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
192          "HighMem",
193 #endif
194          "Movable",
195 };
196
197 int min_free_kbytes = 1024;
198
199 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
200 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
201 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
202
203 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
204 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
207 static unsigned long __initdata required_movablecore;
208 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
209
210 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
211 int movable_zone;
212 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
213 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
214
215 #if MAX_NUMNODES > 1
216 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
217 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
218 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
219 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
220 #endif
221
222 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
223
224 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
225 {
226
227         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
228                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
229
230         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
231                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
232 }
233
234 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
235
236 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
237 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
238 {
239         int ret = 0;
240         unsigned seq;
241         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
242
243         do {
244                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
245                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
246                         ret = 1;
247                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
248                         ret = 1;
249         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
250
251         return ret;
252 }
253
254 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
255 {
256         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
257                 return 0;
258         if (zone != page_zone(page))
259                 return 0;
260
261         return 1;
262 }
263 /*
264  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
265  */
266 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
267 {
268         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
269                 return 1;
270         if (!page_is_consistent(zone, page))
271                 return 1;
272
273         return 0;
274 }
275 #else
276 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
277 {
278         return 0;
279 }
280 #endif
281
282 static void bad_page(struct page *page)
283 {
284         static unsigned long resume;
285         static unsigned long nr_shown;
286         static unsigned long nr_unshown;
287
288         /* Don't complain about poisoned pages */
289         if (PageHWPoison(page)) {
290                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
291                 return;
292         }
293
294         /*
295          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
296          * or allow a steady drip of one report per second.
297          */
298         if (nr_shown == 60) {
299                 if (time_before(jiffies, resume)) {
300                         nr_unshown++;
301                         goto out;
302                 }
303                 if (nr_unshown) {
304                         printk(KERN_ALERT
305                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
306                                 nr_unshown);
307                         nr_unshown = 0;
308                 }
309                 nr_shown = 0;
310         }
311         if (nr_shown++ == 0)
312                 resume = jiffies + 60 * HZ;
313
314         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
315                 current->comm, page_to_pfn(page));
316         dump_page(page);
317
318         print_modules();
319         dump_stack();
320 out:
321         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
322         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
323         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
324 }
325
326 /*
327  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
328  *
329  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
330  *
331  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
332  *
333  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
334  * pointing at the head page.
335  *
336  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
337  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
338  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
339  */
340
341 static void free_compound_page(struct page *page)
342 {
343         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
344 }
345
346 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
347 {
348         int i;
349         int nr_pages = 1 << order;
350
351         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
352         set_compound_order(page, order);
353         __SetPageHead(page);
354         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
355                 struct page *p = page + i;
356                 __SetPageTail(p);
357                 set_page_count(p, 0);
358                 p->first_page = page;
359         }
360 }
361
362 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
363 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
364 {
365         int i;
366         int nr_pages = 1 << order;
367         int bad = 0;
368
369         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
370                 bad_page(page);
371                 bad++;
372         }
373
374         __ClearPageHead(page);
375
376         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
377                 struct page *p = page + i;
378
379                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
380                         bad_page(page);
381                         bad++;
382                 }
383                 __ClearPageTail(p);
384         }
385
386         return bad;
387 }
388
389 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
390 {
391         int i;
392
393         /*
394          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
395          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
396          */
397         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
398         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
399                 clear_highpage(page + i);
400 }
401
402 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
403 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
404
405 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
406 {
407         unsigned long res;
408
409         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
410                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
411                 return 0;
412         }
413         _debug_guardpage_minorder = res;
414         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
415         return 0;
416 }
417 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
418
419 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
420 {
421         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
422 }
423
424 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
425 {
426         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
427 }
428 #else
429 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
431 #endif
432
433 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
434 {
435         set_page_private(page, order);
436         __SetPageBuddy(page);
437 }
438
439 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
440 {
441         __ClearPageBuddy(page);
442         set_page_private(page, 0);
443 }
444
445 /*
446  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
447  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
448  *
449  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
450  * the following equation:
451  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
452  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
453  * 1 buddy is #10:
454  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
455  *
456  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
457  * satisfies the following equation:
458  *     P = B & ~(1 << O)
459  *
460  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
461  */
462 static inline unsigned long
463 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
464 {
465         return page_idx ^ (1 << order);
466 }
467
468 /*
469  * This function checks whether a page is free && is the buddy
470  * we can do coalesce a page and its buddy if
471  * (a) the buddy is not in a hole &&
472  * (b) the buddy is in the buddy system &&
473  * (c) a page and its buddy have the same order &&
474  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
475  *
476  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
477  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
478  *
479  * For recording page's order, we use page_private(page).
480  */
481 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
482                                                                 int order)
483 {
484         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
485                 return 0;
486
487         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
488                 return 0;
489
490         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
491                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
492                 return 1;
493         }
494
495         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
496                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
497                 return 1;
498         }
499         return 0;
500 }
501
502 /*
503  * Freeing function for a buddy system allocator.
504  *
505  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
506  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
507  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
508  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
509  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
510  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
511  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
512  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
513  * parts of the VM system.
514  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
515  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
516  * order is recorded in page_private(page) field.
517  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
518  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
519  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
520  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
521  * triggers coalescing into a block of larger size.
522  *
523  * -- nyc
524  */
525
526 static inline void __free_one_page(struct page *page,
527                 struct zone *zone, unsigned int order,
528                 int migratetype)
529 {
530         unsigned long page_idx;
531         unsigned long combined_idx;
532         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
533         struct page *buddy;
534
535         if (unlikely(PageCompound(page)))
536                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
537                         return;
538
539         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
540
541         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
542
543         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
544         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
545
546         while (order < MAX_ORDER-1) {
547                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
548                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
549                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
550                         break;
551                 /*
552                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
553                  * merge with it and move up one order.
554                  */
555                 if (page_is_guard(buddy)) {
556                         clear_page_guard_flag(buddy);
557                         set_page_private(page, 0);
558                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
559                                                   migratetype);
560                 } else {
561                         list_del(&buddy->lru);
562                         zone->free_area[order].nr_free--;
563                         rmv_page_order(buddy);
564                 }
565                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
566                 page = page + (combined_idx - page_idx);
567                 page_idx = combined_idx;
568                 order++;
569         }
570         set_page_order(page, order);
571
572         /*
573          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
574          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
575          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
576          * that is happening, add the free page to the tail of the list
577          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
578          * as a higher order page
579          */
580         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
581                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
582                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
583                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
584                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
585                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
586                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
587                         list_add_tail(&page->lru,
588                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
589                         goto out;
590                 }
591         }
592
593         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
594 out:
595         zone->free_area[order].nr_free++;
596 }
597
598 static inline int free_pages_check(struct page *page)
599 {
600         if (unlikely(page_mapcount(page) |
601                 (page->mapping != NULL)  |
602                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
603                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
604                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
605                 bad_page(page);
606                 return 1;
607         }
608         reset_page_last_nid(page);
609         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
610                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
611         return 0;
612 }
613
614 /*
615  * Frees a number of pages from the PCP lists
616  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
617  * count is the number of pages to free.
618  *
619  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
620  * see if this freeing clears that state.
621  *
622  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
623  * pinned" detection logic.
624  */
625 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
626                                         struct per_cpu_pages *pcp)
627 {
628         int migratetype = 0;
629         int batch_free = 0;
630         int to_free = count;
631
632         spin_lock(&zone->lock);
633         zone->all_unreclaimable = 0;
634         zone->pages_scanned = 0;
635
636         while (to_free) {
637                 struct page *page;
638                 struct list_head *list;
639
640                 /*
641                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
642                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
643                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
644                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
645                  * lists
646                  */
647                 do {
648                         batch_free++;
649                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
650                                 migratetype = 0;
651                         list = &pcp->lists[migratetype];
652                 } while (list_empty(list));
653
654                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
655                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
656                         batch_free = to_free;
657
658                 do {
659                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
660
661                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
662                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
663                         list_del(&page->lru);
664                         mt = get_freepage_migratetype(page);
665                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
666                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
667                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
668                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
669                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
670                                 if (is_migrate_cma(mt))
671                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
672                         }
673                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
674         }
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 /*
734  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
735  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
736  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
737  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
738  * put_page_bootmem() to serialize writers.
739  */
740 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
741 {
742         unsigned int nr_pages = 1 << order;
743         unsigned int loop;
744
745         prefetchw(page);
746         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
747                 struct page *p = &page[loop];
748
749                 if (loop + 1 < nr_pages)
750                         prefetchw(p + 1);
751                 __ClearPageReserved(p);
752                 set_page_count(p, 0);
753         }
754
755         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
756         set_page_refcounted(page);
757         __free_pages(page, order);
758 }
759
760 #ifdef CONFIG_CMA
761 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
762 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
763 {
764         unsigned i = pageblock_nr_pages;
765         struct page *p = page;
766
767         do {
768                 __ClearPageReserved(p);
769                 set_page_count(p, 0);
770         } while (++p, --i);
771
772         set_page_refcounted(page);
773         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
774         __free_pages(page, pageblock_order);
775         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
776 }
777 #endif
778
779 /*
780  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
781  * Please do not alter this order without good reasons and regression
782  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
783  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
784  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
785  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
786  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
787  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
788  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
789  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
790  *
791  * -- nyc
792  */
793 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
794         int low, int high, struct free_area *area,
795         int migratetype)
796 {
797         unsigned long size = 1 << high;
798
799         while (high > low) {
800                 area--;
801                 high--;
802                 size >>= 1;
803                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
804
805 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
806                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
807                         /*
808                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
809                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
810                          * Corresponding page table entries will not be touched,
811                          * pages will stay not present in virtual address space
812                          */
813                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
814                         set_page_guard_flag(&page[size]);
815                         set_page_private(&page[size], high);
816                         /* Guard pages are not available for any usage */
817                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
818                                                   migratetype);
819                         continue;
820                 }
821 #endif
822                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
823                 area->nr_free++;
824                 set_page_order(&page[size], high);
825         }
826 }
827
828 /*
829  * This page is about to be returned from the page allocator
830  */
831 static inline int check_new_page(struct page *page)
832 {
833         if (unlikely(page_mapcount(page) |
834                 (page->mapping != NULL)  |
835                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
836                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
837                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
838                 bad_page(page);
839                 return 1;
840         }
841         return 0;
842 }
843
844 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
845 {
846         int i;
847
848         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
849                 struct page *p = page + i;
850                 if (unlikely(check_new_page(p)))
851                         return 1;
852         }
853
854         set_page_private(page, 0);
855         set_page_refcounted(page);
856
857         arch_alloc_page(page, order);
858         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
859
860         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
861                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
862
863         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
864                 prep_compound_page(page, order);
865
866         return 0;
867 }
868
869 /*
870  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
871  * the smallest available page from the freelists
872  */
873 static inline
874 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
875                                                 int migratetype)
876 {
877         unsigned int current_order;
878         struct free_area * area;
879         struct page *page;
880
881         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
882         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
883                 area = &(zone->free_area[current_order]);
884                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
885                         continue;
886
887                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
888                                                         struct page, lru);
889                 list_del(&page->lru);
890                 rmv_page_order(page);
891                 area->nr_free--;
892                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
893                 return page;
894         }
895
896         return NULL;
897 }
898
899
900 /*
901  * This array describes the order lists are fallen back to when
902  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
903  */
904 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
905         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
906         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
907 #ifdef CONFIG_CMA
908         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
909         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
910 #else
911         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
912 #endif
913         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
914         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
915 };
916
917 /*
918  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
919  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
920  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
921  */
922 int move_freepages(struct zone *zone,
923                           struct page *start_page, struct page *end_page,
924                           int migratetype)
925 {
926         struct page *page;
927         unsigned long order;
928         int pages_moved = 0;
929
930 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
931         /*
932          * page_zone is not safe to call in this context when
933          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
934          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
935          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
936          * grouping pages by mobility
937          */
938         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
939 #endif
940
941         for (page = start_page; page <= end_page;) {
942                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
943                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
944
945                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
946                         page++;
947                         continue;
948                 }
949
950                 if (!PageBuddy(page)) {
951                         page++;
952                         continue;
953                 }
954
955                 order = page_order(page);
956                 list_move(&page->lru,
957                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
958                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
959                 page += 1 << order;
960                 pages_moved += 1 << order;
961         }
962
963         return pages_moved;
964 }
965
966 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
967                                 int migratetype)
968 {
969         unsigned long start_pfn, end_pfn;
970         struct page *start_page, *end_page;
971
972         start_pfn = page_to_pfn(page);
973         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
974         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
975         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
976         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
977
978         /* Do not cross zone boundaries */
979         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
980                 start_page = page;
981         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
982                 return 0;
983
984         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
985 }
986
987 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
988                                         int start_order, int migratetype)
989 {
990         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
991
992         while (nr_pageblocks--) {
993                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
994                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
995         }
996 }
997
998 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
999 static inline struct page *
1000 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1001 {
1002         struct free_area * area;
1003         int current_order;
1004         struct page *page;
1005         int migratetype, i;
1006
1007         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1008         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1009                                                 --current_order) {
1010                 for (i = 0;; i++) {
1011                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1012
1013                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1014                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1015                                 break;
1016
1017                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1018                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1019                                 continue;
1020
1021                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1022                                         struct page, lru);
1023                         area->nr_free--;
1024
1025                         /*
1026                          * If breaking a large block of pages, move all free
1027                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1028                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1029                          * aggressive about taking ownership of free pages
1030                          *
1031                          * On the other hand, never change migration
1032                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1033                          * pages on different free lists. We don't
1034                          * want unmovable pages to be allocated from
1035                          * MIGRATE_CMA areas.
1036                          */
1037                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1038                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1039                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1040                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1041                                 int pages;
1042                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1043                                                                 start_migratetype);
1044
1045                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1046                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1047                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1048                                         set_pageblock_migratetype(page,
1049                                                                 start_migratetype);
1050
1051                                 migratetype = start_migratetype;
1052                         }
1053
1054                         /* Remove the page from the freelists */
1055                         list_del(&page->lru);
1056                         rmv_page_order(page);
1057
1058                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1059                         if (current_order >= pageblock_order &&
1060                             !is_migrate_cma(migratetype))
1061                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1062                                                         start_migratetype);
1063
1064                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1065                                is_migrate_cma(migratetype)
1066                              ? migratetype : start_migratetype);
1067
1068                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1069                                 start_migratetype, migratetype);
1070
1071                         return page;
1072                 }
1073         }
1074
1075         return NULL;
1076 }
1077
1078 /*
1079  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1080  * Call me with the zone->lock already held.
1081  */
1082 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1083                                                 int migratetype)
1084 {
1085         struct page *page;
1086
1087 retry_reserve:
1088         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1089
1090         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1091                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1092
1093                 /*
1094                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1095                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1096                  * and we want just one call site
1097                  */
1098                 if (!page) {
1099                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1100                         goto retry_reserve;
1101                 }
1102         }
1103
1104         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1105         return page;
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1110  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1111  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1112  */
1113 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1114                         unsigned long count, struct list_head *list,
1115                         int migratetype, int cold)
1116 {
1117         int mt = migratetype, i;
1118
1119         spin_lock(&zone->lock);
1120         for (i = 0; i < count; ++i) {
1121                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1122                 if (unlikely(page == NULL))
1123                         break;
1124
1125                 /*
1126                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1127                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1128                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1129                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1130                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1131                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1132                  * properly.
1133                  */
1134                 if (likely(cold == 0))
1135                         list_add(&page->lru, list);
1136                 else
1137                         list_add_tail(&page->lru, list);
1138                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1139                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1140                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1141                                 mt = migratetype;
1142                 }
1143                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1144                 list = &page->lru;
1145                 if (is_migrate_cma(mt))
1146                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1147                                               -(1 << order));
1148         }
1149         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1150         spin_unlock(&zone->lock);
1151         return i;
1152 }
1153
1154 #ifdef CONFIG_NUMA
1155 /*
1156  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1157  * currently executing processor on remote nodes after they have
1158  * expired.
1159  *
1160  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1161  * a single processor.
1162  */
1163 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1164 {
1165         unsigned long flags;
1166         int to_drain;
1167
1168         local_irq_save(flags);
1169         if (pcp->count >= pcp->batch)
1170                 to_drain = pcp->batch;
1171         else
1172                 to_drain = pcp->count;
1173         if (to_drain > 0) {
1174                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1175                 pcp->count -= to_drain;
1176         }
1177         local_irq_restore(flags);
1178 }
1179 #endif
1180
1181 /*
1182  * Drain pages of the indicated processor.
1183  *
1184  * The processor must either be the current processor and the
1185  * thread pinned to the current processor or a processor that
1186  * is not online.
1187  */
1188 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1189 {
1190         unsigned long flags;
1191         struct zone *zone;
1192
1193         for_each_populated_zone(zone) {
1194                 struct per_cpu_pageset *pset;
1195                 struct per_cpu_pages *pcp;
1196
1197                 local_irq_save(flags);
1198                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1199
1200                 pcp = &pset->pcp;
1201                 if (pcp->count) {
1202                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1203                         pcp->count = 0;
1204                 }
1205                 local_irq_restore(flags);
1206         }
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1211  */
1212 void drain_local_pages(void *arg)
1213 {
1214         drain_pages(smp_processor_id());
1215 }
1216
1217 /*
1218  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1219  *
1220  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1221  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1222  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1223  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1224  * before the call to on_each_cpu_mask().
1225  */
1226 void drain_all_pages(void)
1227 {
1228         int cpu;
1229         struct per_cpu_pageset *pcp;
1230         struct zone *zone;
1231
1232         /*
1233          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1234          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1235          */
1236         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1237
1238         /*
1239          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1240          * as offline notification will cause the notified
1241          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1242          * disables preemption as part of its processing
1243          */
1244         for_each_online_cpu(cpu) {
1245                 bool has_pcps = false;
1246                 for_each_populated_zone(zone) {
1247                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1248                         if (pcp->pcp.count) {
1249                                 has_pcps = true;
1250                                 break;
1251                         }
1252                 }
1253                 if (has_pcps)
1254                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1255                 else
1256                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1257         }
1258         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1259 }
1260
1261 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1262
1263 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1264 {
1265         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1266         unsigned long flags;
1267         int order, t;
1268         struct list_head *curr;
1269
1270         if (!zone->spanned_pages)
1271                 return;
1272
1273         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1274
1275         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1276         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1277                 if (pfn_valid(pfn)) {
1278                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1279
1280                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1281                                 swsusp_unset_page_free(page);
1282                 }
1283
1284         for_each_migratetype_order(order, t) {
1285                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1286                         unsigned long i;
1287
1288                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1289                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1290                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1291                 }
1292         }
1293         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1294 }
1295 #endif /* CONFIG_PM */
1296
1297 /*
1298  * Free a 0-order page
1299  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1300  */
1301 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1302 {
1303         struct zone *zone = page_zone(page);
1304         struct per_cpu_pages *pcp;
1305         unsigned long flags;
1306         int migratetype;
1307
1308         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1309                 return;
1310
1311         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1312         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1313         local_irq_save(flags);
1314         __count_vm_event(PGFREE);
1315
1316         /*
1317          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1318          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1319          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1320          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1321          * excessively into the page allocator
1322          */
1323         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1324                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1325                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1326                         goto out;
1327                 }
1328                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1329         }
1330
1331         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1332         if (cold)
1333                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1334         else
1335                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1336         pcp->count++;
1337         if (pcp->count >= pcp->high) {
1338                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1339                 pcp->count -= pcp->batch;
1340         }
1341
1342 out:
1343         local_irq_restore(flags);
1344 }
1345
1346 /*
1347  * Free a list of 0-order pages
1348  */
1349 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1350 {
1351         struct page *page, *next;
1352
1353         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1354                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1355                 free_hot_cold_page(page, cold);
1356         }
1357 }
1358
1359 /*
1360  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1361  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1362  * Each sub-page must be freed individually.
1363  *
1364  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1365  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1366  */
1367 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1368 {
1369         int i;
1370
1371         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1372         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1373
1374 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1375         /*
1376          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1377          * otherwise free the whole shadow.
1378          */
1379         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1380                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1381 #endif
1382
1383         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1384                 set_page_refcounted(page + i);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1389  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1390  * with parallel allocators
1391  */
1392 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1393 {
1394         unsigned int order;
1395         unsigned long watermark;
1396         struct zone *zone;
1397         int mt;
1398
1399         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1400
1401         zone = page_zone(page);
1402         order = page_order(page);
1403         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1404
1405         if (mt != MIGRATE_ISOLATE) {
1406                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1407                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1408                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1409                         return 0;
1410
1411                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << alloc_order), mt);
1412         }
1413
1414         /* Remove page from free list */
1415         list_del(&page->lru);
1416         zone->free_area[order].nr_free--;
1417         rmv_page_order(page);
1418
1419         if (alloc_order != order)
1420                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1421                         &zone->free_area[order], migratetype);
1422
1423         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1424         if (order >= pageblock_order - 1) {
1425                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1426                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1427                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1428                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1429                                 set_pageblock_migratetype(page,
1430                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1431                 }
1432         }
1433
1434         return 1UL << alloc_order;
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1439  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1440  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1441  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1442  * are enabled.
1443  *
1444  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1445  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1446  */
1447 int split_free_page(struct page *page)
1448 {
1449         unsigned int order;
1450         int nr_pages;
1451
1452         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1453         order = page_order(page);
1454
1455         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1456         if (!nr_pages)
1457                 return 0;
1458
1459         /* Split into individual pages */
1460         set_page_refcounted(page);
1461         split_page(page, order);
1462         return nr_pages;
1463 }
1464
1465 /*
1466  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1467  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1468  * or two.
1469  */
1470 static inline
1471 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1472                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1473                         int migratetype)
1474 {
1475         unsigned long flags;
1476         struct page *page;
1477         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1478
1479 again:
1480         if (likely(order == 0)) {
1481                 struct per_cpu_pages *pcp;
1482                 struct list_head *list;
1483
1484                 local_irq_save(flags);
1485                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1486                 list = &pcp->lists[migratetype];
1487                 if (list_empty(list)) {
1488                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1489                                         pcp->batch, list,
1490                                         migratetype, cold);
1491                         if (unlikely(list_empty(list)))
1492                                 goto failed;
1493                 }
1494
1495                 if (cold)
1496                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1497                 else
1498                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1499
1500                 list_del(&page->lru);
1501                 pcp->count--;
1502         } else {
1503                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1504                         /*
1505                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1506                          *
1507                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1508                          * properly detect and handle allocation failures.
1509                          *
1510                          * We most definitely don't want callers attempting to
1511                          * allocate greater than order-1 page units with
1512                          * __GFP_NOFAIL.
1513                          */
1514                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1515                 }
1516                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1517                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1518                 spin_unlock(&zone->lock);
1519                 if (!page)
1520                         goto failed;
1521                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1522                                           get_pageblock_migratetype(page));
1523         }
1524
1525         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1526         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1527         local_irq_restore(flags);
1528
1529         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1530         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1531                 goto again;
1532         return page;
1533
1534 failed:
1535         local_irq_restore(flags);
1536         return NULL;
1537 }
1538
1539 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1540
1541 static struct {
1542         struct fault_attr attr;
1543
1544         u32 ignore_gfp_highmem;
1545         u32 ignore_gfp_wait;
1546         u32 min_order;
1547 } fail_page_alloc = {
1548         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1549         .ignore_gfp_wait = 1,
1550         .ignore_gfp_highmem = 1,
1551         .min_order = 1,
1552 };
1553
1554 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1555 {
1556         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1557 }
1558 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1559
1560 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1561 {
1562         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1563                 return false;
1564         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1565                 return false;
1566         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1567                 return false;
1568         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1569                 return false;
1570
1571         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1572 }
1573
1574 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1575
1576 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1577 {
1578         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1579         struct dentry *dir;
1580
1581         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1582                                         &fail_page_alloc.attr);
1583         if (IS_ERR(dir))
1584                 return PTR_ERR(dir);
1585
1586         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1587                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1588                 goto fail;
1589         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1590                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1591                 goto fail;
1592         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1593                                 &fail_page_alloc.min_order))
1594                 goto fail;
1595
1596         return 0;
1597 fail:
1598         debugfs_remove_recursive(dir);
1599
1600         return -ENOMEM;
1601 }
1602
1603 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1604
1605 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1606
1607 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1608
1609 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1610 {
1611         return false;
1612 }
1613
1614 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1615
1616 /*
1617  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1618  * of the allocation.
1619  */
1620 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1621                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1622 {
1623         /* free_pages my go negative - that's OK */
1624         long min = mark;
1625         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1626         int o;
1627
1628         free_pages -= (1 << order) - 1;
1629         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1630                 min -= min / 2;
1631         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1632                 min -= min / 4;
1633 #ifdef CONFIG_CMA
1634         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1635         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1636                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1637 #endif
1638         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1639                 return false;
1640         for (o = 0; o < order; o++) {
1641                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1642                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1643
1644                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1645                 min >>= 1;
1646
1647                 if (free_pages <= min)
1648                         return false;
1649         }
1650         return true;
1651 }
1652
1653 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1654                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1655 {
1656         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1657                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1658 }
1659
1660 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1661                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1662 {
1663         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1664
1665         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1666                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1667
1668         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1669                                                                 free_pages);
1670 }
1671
1672 #ifdef CONFIG_NUMA
1673 /*
1674  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1675  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1676  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1677  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1678  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1679  *
1680  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1681  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1682  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1683  *
1684  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1685  * nothing and returns NULL.
1686  *
1687  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1688  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1689  *
1690  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1691  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1692  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1693  * quickly as we can.
1694  */
1695 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1696 {
1697         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1698         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1699
1700         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1701         if (!zlc)
1702                 return NULL;
1703
1704         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1705                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1706                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1707         }
1708
1709         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1710                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1711                                         &node_states[N_MEMORY];
1712         return allowednodes;
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1717  * if it is worth looking at further for free memory:
1718  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1719  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1720  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1721  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1722  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1723  * else return false (zero) if it is not.
1724  *
1725  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1726  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1727  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1728  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1729  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1730  * into the second scan of the zonelist.
1731  *
1732  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1733  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1734  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1735  * unturned looking for a free page.
1736  */
1737 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1738                                                 nodemask_t *allowednodes)
1739 {
1740         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1741         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1742         int n;                          /* node that zone *z is on */
1743
1744         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1745         if (!zlc)
1746                 return 1;
1747
1748         i = z - zonelist->_zonerefs;
1749         n = zlc->z_to_n[i];
1750
1751         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1752         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1757  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1758  * from that zone don't waste time re-examining it.
1759  */
1760 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1761 {
1762         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1763         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1764
1765         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1766         if (!zlc)
1767                 return;
1768
1769         i = z - zonelist->_zonerefs;
1770
1771         set_bit(i, zlc->fullzones);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1776  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1777  */
1778 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1779 {
1780         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1781
1782         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1783         if (!zlc)
1784                 return;
1785
1786         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1787 }
1788
1789 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1790 {
1791         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1792 }
1793
1794 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1795 {
1796         int i;
1797
1798         for_each_online_node(i)
1799                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1800                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1801                 else
1802                         zone_reclaim_mode = 1;
1803 }
1804
1805 #else   /* CONFIG_NUMA */
1806
1807 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1808 {
1809         return NULL;
1810 }
1811
1812 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1813                                 nodemask_t *allowednodes)
1814 {
1815         return 1;
1816 }
1817
1818 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1819 {
1820 }
1821
1822 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1823 {
1824 }
1825
1826 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1827 {
1828         return true;
1829 }
1830
1831 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1832 {
1833 }
1834 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1835
1836 /*
1837  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1838  * a page.
1839  */
1840 static struct page *
1841 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1842                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1843                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1844 {
1845         struct zoneref *z;
1846         struct page *page = NULL;
1847         int classzone_idx;
1848         struct zone *zone;
1849         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1850         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1851         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1852
1853         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1854 zonelist_scan:
1855         /*
1856          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1857          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1858          */
1859         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1860                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1861                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1862                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1863                                 continue;
1864                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1865                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1866                                 continue;
1867                 /*
1868                  * When allocating a page cache page for writing, we
1869                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1870                  * limit, such that no single zone holds more than its
1871                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1872                  * The dirty limits take into account the zone's
1873                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1874                  * should be able to balance it without having to
1875                  * write pages from its LRU list.
1876                  *
1877                  * This may look like it could increase pressure on
1878                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1879                  * before they are full.  But the pages that do spill
1880                  * over are limited as the lower zones are protected
1881                  * by this very same mechanism.  It should not become
1882                  * a practical burden to them.
1883                  *
1884                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1885                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1886                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1887                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1888                  * zones are together not big enough to reach the
1889                  * global limit.  The proper fix for these situations
1890                  * will require awareness of zones in the
1891                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1892                  */
1893                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1894                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1895                         goto this_zone_full;
1896
1897                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1898                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1899                         unsigned long mark;
1900                         int ret;
1901
1902                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1903                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1904                                     classzone_idx, alloc_flags))
1905                                 goto try_this_zone;
1906
1907                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1908                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1909                                 /*
1910                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1911                                  * and before considering the first zone allowed
1912                                  * by the cpuset.
1913                                  */
1914                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1915                                 zlc_active = 1;
1916                                 did_zlc_setup = 1;
1917                         }
1918
1919                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1920                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1921                                 goto this_zone_full;
1922
1923                         /*
1924                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1925                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1926                          */
1927                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1928                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1929                                 continue;
1930
1931                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1932                         switch (ret) {
1933                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1934                                 /* did not scan */
1935                                 continue;
1936                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1937                                 /* scanned but unreclaimable */
1938                                 continue;
1939                         default:
1940                                 /* did we reclaim enough */
1941                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1942                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1943                                         goto this_zone_full;
1944                         }
1945                 }
1946
1947 try_this_zone:
1948                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1949                                                 gfp_mask, migratetype);
1950                 if (page)
1951                         break;
1952 this_zone_full:
1953                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1954                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1955         }
1956
1957         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1958                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1959                 zlc_active = 0;
1960                 goto zonelist_scan;
1961         }
1962
1963         if (page)
1964                 /*
1965                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1966                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1967                  * that the caller is taking steps that will free more
1968                  * memory. The caller should avoid the page being used
1969                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1970                  */
1971                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1972
1973         return page;
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1978  * meminfo in irq context.
1979  */
1980 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1981 {
1982         bool ret = false;
1983
1984 #if NODES_SHIFT > 8
1985         ret = in_interrupt();
1986 #endif
1987         return ret;
1988 }
1989
1990 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1991                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1992                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1993
1994 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1995 {
1996         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1997
1998         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1999             debug_guardpage_minorder() > 0)
2000                 return;
2001
2002         /*
2003          * This documents exceptions given to allocations in certain
2004          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2005          * of allowed nodes.
2006          */
2007         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2008                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2009                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2010                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2011         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2012                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2013
2014         if (fmt) {
2015                 struct va_format vaf;
2016                 va_list args;
2017
2018                 va_start(args, fmt);
2019
2020                 vaf.fmt = fmt;
2021                 vaf.va = &args;
2022
2023                 pr_warn("%pV", &vaf);
2024
2025                 va_end(args);
2026         }
2027
2028         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2029                 current->comm, order, gfp_mask);
2030
2031         dump_stack();
2032         if (!should_suppress_show_mem())
2033                 show_mem(filter);
2034 }
2035
2036 static inline int
2037 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2038                                 unsigned long did_some_progress,
2039                                 unsigned long pages_reclaimed)
2040 {
2041         /* Do not loop if specifically requested */
2042         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2043                 return 0;
2044
2045         /* Always retry if specifically requested */
2046         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2047                 return 1;
2048
2049         /*
2050          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2051          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2052          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2053          */
2054         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2055                 return 0;
2056
2057         /*
2058          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2059          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2060          * implementations.
2061          */
2062         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2063                 return 1;
2064
2065         /*
2066          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2067          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2068          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2069          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2070          * allocation still fails, we stop retrying.
2071          */
2072         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2073                 return 1;
2074
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 static inline struct page *
2079 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2080         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2081         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2082         int migratetype)
2083 {
2084         struct page *page;
2085
2086         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2087         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2088                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2089                 return NULL;
2090         }
2091
2092         /*
2093          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2094          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2095          * we're still under heavy pressure.
2096          */
2097         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2098                 order, zonelist, high_zoneidx,
2099                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2100                 preferred_zone, migratetype);
2101         if (page)
2102                 goto out;
2103
2104         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2105                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2106                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2107                         goto out;
2108                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2109                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2110                         goto out;
2111                 /*
2112                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2113                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2114                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2115                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2116                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2117                  */
2118                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2119                         goto out;
2120         }
2121         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2122         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2123
2124 out:
2125         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2126         return page;
2127 }
2128
2129 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2130 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2131 static struct page *
2132 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2133         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2134         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2135         int migratetype, bool sync_migration,
2136         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2137         unsigned long *did_some_progress)
2138 {
2139         struct page *page = NULL;
2140
2141         if (!order)
2142                 return NULL;
2143
2144         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2145                 *deferred_compaction = true;
2146                 return NULL;
2147         }
2148
2149         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2150         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2151                                                 nodemask, sync_migration,
2152                                                 contended_compaction, &page);
2153         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2154
2155         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2156         if (page) {
2157                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2158                 goto got_page;
2159         }
2160
2161         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2162                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2163                 drain_pages(get_cpu());
2164                 put_cpu();
2165
2166                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2167                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2168                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2169                                 preferred_zone, migratetype);
2170                 if (page) {
2171 got_page:
2172                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2173                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2174                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2175                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2176                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2177                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2178                         return page;
2179                 }
2180
2181                 /*
2182                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2183                  * The most likely reason is that pages exist,
2184                  * but not enough to satisfy watermarks.
2185                  */
2186                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2187
2188                 /*
2189                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2190                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2191                  */
2192                 if (sync_migration)
2193                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2194
2195                 cond_resched();
2196         }
2197
2198         return NULL;
2199 }
2200 #else
2201 static inline struct page *
2202 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2203         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2204         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2205         int migratetype, bool sync_migration,
2206         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2207         unsigned long *did_some_progress)
2208 {
2209         return NULL;
2210 }
2211 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2212
2213 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2214 static int
2215 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2216                   nodemask_t *nodemask)
2217 {
2218         struct reclaim_state reclaim_state;
2219         int progress;
2220
2221         cond_resched();
2222
2223         /* We now go into synchronous reclaim */
2224         cpuset_memory_pressure_bump();
2225         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2226         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2227         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2228         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2229
2230         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2231
2232         current->reclaim_state = NULL;
2233         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2234         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2235
2236         cond_resched();
2237
2238         return progress;
2239 }
2240
2241 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2242 static inline struct page *
2243 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2244         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2245         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2246         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2247 {
2248         struct page *page = NULL;
2249         bool drained = false;
2250
2251         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2252                                                nodemask);
2253         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2254                 return NULL;
2255
2256         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2257         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2258                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2259
2260 retry:
2261         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2262                                         zonelist, high_zoneidx,
2263                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2264                                         preferred_zone, migratetype);
2265
2266         /*
2267          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2268          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2269          */
2270         if (!page && !drained) {
2271                 drain_all_pages();
2272                 drained = true;
2273                 goto retry;
2274         }
2275
2276         return page;
2277 }
2278
2279 /*
2280  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2281  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2282  */
2283 static inline struct page *
2284 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2285         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2286         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2287         int migratetype)
2288 {
2289         struct page *page;
2290
2291         do {
2292                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2293                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2294                         preferred_zone, migratetype);
2295
2296                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2297                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2298         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2299
2300         return page;
2301 }
2302
2303 static inline
2304 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2305                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2306                                                 enum zone_type classzone_idx)
2307 {
2308         struct zoneref *z;
2309         struct zone *zone;
2310
2311         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2312                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2313 }
2314
2315 static inline int
2316 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2317 {
2318         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2319         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2320
2321         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2322         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2323
2324         /*
2325          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2326          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2327          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2328          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2329          */
2330         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2331
2332         if (!wait) {
2333                 /*
2334                  * Not worth trying to allocate harder for
2335                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2336                  */
2337                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2338                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2339                 /*
2340                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2341                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2342                  */
2343                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2344         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2345                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2346
2347         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2348                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2349                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2350                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2351                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2352                 else if (!in_interrupt() &&
2353                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2354                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2355                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2356         }
2357 #ifdef CONFIG_CMA
2358         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2359                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2360 #endif
2361         return alloc_flags;
2362 }
2363
2364 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2365 {
2366         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2367 }
2368
2369 static inline struct page *
2370 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2371         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2372         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2373         int migratetype)
2374 {
2375         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2376         struct page *page = NULL;
2377         int alloc_flags;
2378         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2379         unsigned long did_some_progress;
2380         bool sync_migration = false;
2381         bool deferred_compaction = false;
2382         bool contended_compaction = false;
2383
2384         /*
2385          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2386          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2387          * be using allocators in order of preference for an area that is
2388          * too large.
2389          */
2390         if (order >= MAX_ORDER) {
2391                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2392                 return NULL;
2393         }
2394
2395         /*
2396          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2397          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2398          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2399          * using a larger set of nodes after it has established that the
2400          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2401          * over allocated.
2402          */
2403         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2404                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2405                 goto nopage;
2406
2407 restart:
2408         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2409                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2410                                                 zone_idx(preferred_zone));
2411
2412         /*
2413          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2414          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2415          * to how we want to proceed.
2416          */
2417         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2418
2419         /*
2420          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2421          * cpusets.
2422          */
2423         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2424                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2425                                         &preferred_zone);
2426
2427 rebalance:
2428         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2429         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2430                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2431                         preferred_zone, migratetype);
2432         if (page)
2433                 goto got_pg;
2434
2435         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2436         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2437                 /*
2438                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2439                  * the allocation is high priority and these type of
2440                  * allocations are system rather than user orientated
2441                  */
2442                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2443
2444                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2445                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2446                                 preferred_zone, migratetype);
2447                 if (page) {
2448                         goto got_pg;
2449                 }
2450         }
2451
2452         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2453         if (!wait)
2454                 goto nopage;
2455
2456         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2457         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2458                 goto nopage;
2459
2460         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2461         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2462                 goto nopage;
2463
2464         /*
2465          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2466          * attempts after direct reclaim are synchronous
2467          */
2468         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2469                                         zonelist, high_zoneidx,
2470                                         nodemask,
2471                                         alloc_flags, preferred_zone,
2472                                         migratetype, sync_migration,
2473                                         &contended_compaction,
2474                                         &deferred_compaction,
2475                                         &did_some_progress);
2476         if (page)
2477                 goto got_pg;
2478         sync_migration = true;
2479
2480         /*
2481          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2482          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2483          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2484          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2485          */
2486         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2487                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2488                 goto nopage;
2489
2490         /* Try direct reclaim and then allocating */
2491         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2492                                         zonelist, high_zoneidx,
2493                                         nodemask,
2494                                         alloc_flags, preferred_zone,
2495                                         migratetype, &did_some_progress);
2496         if (page)
2497                 goto got_pg;
2498
2499         /*
2500          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2501          * running out of options and have to consider going OOM
2502          */
2503         if (!did_some_progress) {
2504                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2505                         if (oom_killer_disabled)
2506                                 goto nopage;
2507                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2508                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2509                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2510                                 goto nopage;
2511                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2512                                         zonelist, high_zoneidx,
2513                                         nodemask, preferred_zone,
2514                                         migratetype);
2515                         if (page)
2516                                 goto got_pg;
2517
2518                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2519                                 /*
2520                                  * The oom killer is not called for high-order
2521                                  * allocations that may fail, so if no progress
2522                                  * is being made, there are no other options and
2523                                  * retrying is unlikely to help.
2524                                  */
2525                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2526                                         goto nopage;
2527                                 /*
2528                                  * The oom killer is not called for lowmem
2529                                  * allocations to prevent needlessly killing
2530                                  * innocent tasks.
2531                                  */
2532                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2533                                         goto nopage;
2534                         }
2535
2536                         goto restart;
2537                 }
2538         }
2539
2540         /* Check if we should retry the allocation */
2541         pages_reclaimed += did_some_progress;
2542         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2543                                                 pages_reclaimed)) {
2544                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2545                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2546                 goto rebalance;
2547         } else {
2548                 /*
2549                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2550                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2551                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2552                  */
2553                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2554                                         zonelist, high_zoneidx,
2555                                         nodemask,
2556                                         alloc_flags, preferred_zone,
2557                                         migratetype, sync_migration,
2558                                         &contended_compaction,
2559                                         &deferred_compaction,
2560                                         &did_some_progress);
2561                 if (page)
2562                         goto got_pg;
2563         }
2564
2565 nopage:
2566         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2567         return page;
2568 got_pg:
2569         if (kmemcheck_enabled)
2570                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2571
2572         return page;
2573 }
2574
2575 /*
2576  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2577  */
2578 struct page *
2579 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2580                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2581 {
2582         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2583         struct zone *preferred_zone;
2584         struct page *page = NULL;
2585         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2586         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2587         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2588         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2589
2590         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2591
2592         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2593
2594         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2595
2596         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2597                 return NULL;
2598
2599         /*
2600          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2601          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2602          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2603          */
2604         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2605                 return NULL;
2606
2607         /*
2608          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2609          * verified in the (always inline) callee
2610          */
2611         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2612                 return NULL;
2613
2614 retry_cpuset:
2615         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2616
2617         /* The preferred zone is used for statistics later */
2618         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2619                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2620                                 &preferred_zone);
2621         if (!preferred_zone)
2622                 goto out;
2623
2624 #ifdef CONFIG_CMA
2625         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2626                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2627 #endif
2628         /* First allocation attempt */
2629         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2630                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2631                         preferred_zone, migratetype);
2632         if (unlikely(!page))
2633                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2634                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2635                                 preferred_zone, migratetype);
2636
2637         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2638
2639 out:
2640         /*
2641          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2642          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2643          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2644          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2645          */
2646         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2647                 goto retry_cpuset;
2648
2649         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2650
2651         return page;
2652 }
2653 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2654
2655 /*
2656  * Common helper functions.
2657  */
2658 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2659 {
2660         struct page *page;
2661
2662         /*
2663          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2664          * a highmem page
2665          */
2666         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2667
2668         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2669         if (!page)
2670                 return 0;
2671         return (unsigned long) page_address(page);
2672 }
2673 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2674
2675 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2676 {
2677         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2678 }
2679 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2680
2681 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2682 {
2683         if (put_page_testzero(page)) {
2684                 if (order == 0)
2685                         free_hot_cold_page(page, 0);
2686                 else
2687                         __free_pages_ok(page, order);
2688         }
2689 }
2690
2691 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2692
2693 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2694 {
2695         if (addr != 0) {
2696                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2697                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2698         }
2699 }
2700
2701 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2702
2703 /*
2704  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2705  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2706  *
2707  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2708  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2709  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2710  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2711  *
2712  * The caller knows better which flags it relies on.
2713  */
2714 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2715 {
2716         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2717         __free_pages(page, order);
2718 }
2719
2720 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2721 {
2722         if (addr != 0) {
2723                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2724                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2725         }
2726 }
2727
2728 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2729 {
2730         if (addr) {
2731                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2732                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2733
2734                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2735                 while (used < alloc_end) {
2736                         free_page(used);
2737                         used += PAGE_SIZE;
2738                 }
2739         }
2740         return (void *)addr;
2741 }
2742
2743 /**
2744  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2745  * @size: the number of bytes to allocate
2746  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2747  *
2748  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2749  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2750  * allocate memory in power-of-two pages.
2751  *
2752  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2753  *
2754  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2755  */
2756 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2757 {
2758         unsigned int order = get_order(size);
2759         unsigned long addr;
2760
2761         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2762         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2763 }
2764 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2765
2766 /**
2767  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2768  *                         pages on a node.
2769  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2770  * @size: the number of bytes to allocate
2771  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2772  *
2773  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2774  * back.
2775  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2776  * but is not exact.
2777  */
2778 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2779 {
2780         unsigned order = get_order(size);
2781         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2782         if (!p)
2783                 return NULL;
2784         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2785 }
2786 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2787
2788 /**
2789  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2790  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2791  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2792  *
2793  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2794  */
2795 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2796 {
2797         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2798         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2799
2800         while (addr < end) {
2801                 free_page(addr);
2802                 addr += PAGE_SIZE;
2803         }
2804 }
2805 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2806
2807 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2808 {
2809         struct zoneref *z;
2810         struct zone *zone;
2811
2812         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2813         unsigned int sum = 0;
2814
2815         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2816
2817         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2818                 unsigned long size = zone->present_pages;
2819                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2820                 if (size > high)
2821                         sum += size - high;
2822         }
2823
2824         return sum;
2825 }
2826
2827 /*
2828  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2829  */
2830 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2831 {
2832         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2833 }
2834 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2835
2836 /*
2837  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2838  */
2839 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2840 {
2841         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2842 }
2843
2844 static inline void show_node(struct zone *zone)
2845 {
2846         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2847                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2848 }
2849
2850 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2851 {
2852         val->totalram = totalram_pages;
2853         val->sharedram = 0;
2854         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2855         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2856         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2857         val->freehigh = nr_free_highpages();
2858         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2859 }
2860
2861 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2862
2863 #ifdef CONFIG_NUMA
2864 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2865 {
2866         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2867
2868         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2869         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2870 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2871         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2872         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2873                         NR_FREE_PAGES);
2874 #else
2875         val->totalhigh = 0;
2876         val->freehigh = 0;
2877 #endif
2878         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2879 }
2880 #endif
2881
2882 /*
2883  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2884  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2885  */
2886 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2887 {
2888         bool ret = false;
2889         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2890
2891         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2892                 goto out;
2893
2894         do {
2895                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2896                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2897         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2898 out:
2899         return ret;
2900 }
2901
2902 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2903
2904 static void show_migration_types(unsigned char type)
2905 {
2906         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2907                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2908                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2909                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2910                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2911 #ifdef CONFIG_CMA
2912                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2913 #endif
2914                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2915         };
2916         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2917         char *p = tmp;
2918         int i;
2919
2920         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2921                 if (type & (1 << i))
2922                         *p++ = types[i];
2923         }
2924
2925         *p = '\0';
2926         printk("(%s) ", tmp);
2927 }
2928
2929 /*
2930  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2931  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2932  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2933  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2934  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2935  */
2936 void show_free_areas(unsigned int filter)
2937 {
2938         int cpu;
2939         struct zone *zone;
2940
2941         for_each_populated_zone(zone) {
2942                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2943                         continue;
2944                 show_node(zone);
2945                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2946
2947                 for_each_online_cpu(cpu) {
2948                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2949
2950                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2951
2952                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2953                                cpu, pageset->pcp.high,
2954                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2955                 }
2956         }
2957
2958         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2959                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2960                 " unevictable:%lu"
2961                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2962                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2963                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2964                 " free_cma:%lu\n",
2965                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2966                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2967                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2968                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2969                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2970                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2971                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2972                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2973                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2974                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2975                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2976                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2977                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2978                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2979                 global_page_state(NR_SHMEM),
2980                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2981                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2982                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2983
2984         for_each_populated_zone(zone) {
2985                 int i;
2986
2987                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2988                         continue;
2989                 show_node(zone);
2990                 printk("%s"
2991                         " free:%lukB"
2992                         " min:%lukB"
2993                         " low:%lukB"
2994                         " high:%lukB"
2995                         " active_anon:%lukB"
2996                         " inactive_anon:%lukB"
2997                         " active_file:%lukB"
2998                         " inactive_file:%lukB"
2999                         " unevictable:%lukB"
3000                         " isolated(anon):%lukB"
3001                         " isolated(file):%lukB"
3002                         " present:%lukB"
3003                         " managed:%lukB"
3004                         " mlocked:%lukB"
3005                         " dirty:%lukB"
3006                         " writeback:%lukB"
3007                         " mapped:%lukB"
3008                         " shmem:%lukB"
3009                         " slab_reclaimable:%lukB"
3010                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3011                         " kernel_stack:%lukB"
3012                         " pagetables:%lukB"
3013                         " unstable:%lukB"
3014                         " bounce:%lukB"
3015                         " free_cma:%lukB"
3016                         " writeback_tmp:%lukB"
3017                         " pages_scanned:%lu"
3018                         " all_unreclaimable? %s"
3019                         "\n",
3020                         zone->name,
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3022                         K(min_wmark_pages(zone)),
3023                         K(low_wmark_pages(zone)),
3024                         K(high_wmark_pages(zone)),
3025                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3026                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3027                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3028                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3029                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3030                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3031                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3032                         K(zone->present_pages),
3033                         K(zone->managed_pages),
3034                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3035                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3036                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3037                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3038                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3039                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3040                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3041                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3042                                 THREAD_SIZE / 1024,
3043                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3044                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3045                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3046                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3047                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3048                         zone->pages_scanned,
3049                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3050                         );
3051                 printk("lowmem_reserve[]:");
3052                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3053                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3054                 printk("\n");
3055         }
3056
3057         for_each_populated_zone(zone) {
3058                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3059                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3060
3061                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3062                         continue;
3063                 show_node(zone);
3064                 printk("%s: ", zone->name);
3065
3066                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3067                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3068                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3069                         int type;
3070
3071                         nr[order] = area->nr_free;
3072                         total += nr[order] << order;
3073
3074                         types[order] = 0;
3075                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3076                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3077                                         types[order] |= 1 << type;
3078                         }
3079                 }
3080                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3081                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3082                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3083                         if (nr[order])
3084                                 show_migration_types(types[order]);
3085                 }
3086                 printk("= %lukB\n", K(total));
3087         }
3088
3089         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3090
3091         show_swap_cache_info();
3092 }
3093
3094 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3095 {
3096         zoneref->zone = zone;
3097         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Builds allocation fallback zone lists.
3102  *
3103  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3104  */
3105 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3106                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3107 {
3108         struct zone *zone;
3109
3110         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3111         zone_type++;
3112
3113         do {
3114                 zone_type--;
3115                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3116                 if (populated_zone(zone)) {
3117                         zoneref_set_zone(zone,
3118                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3119                         check_highest_zone(zone_type);
3120                 }
3121
3122         } while (zone_type);
3123         return nr_zones;
3124 }
3125
3126
3127 /*
3128  *  zonelist_order:
3129  *  0 = automatic detection of better ordering.
3130  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3131  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3132  *
3133  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3134  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3135  */
3136 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3137 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3138 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3139
3140 /* zonelist order in the kernel.
3141  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3142  */
3143 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3144 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3145
3146
3147 #ifdef CONFIG_NUMA
3148 /* The value user specified ....changed by config */
3149 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3150 /* string for sysctl */
3151 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3152 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3153
3154 /*
3155  * interface for configure zonelist ordering.
3156  * command line option "numa_zonelist_order"
3157  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3158  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3159  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3160  */
3161
3162 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3163 {
3164         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3165                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3166         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3167                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3168         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3169                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3170         } else {
3171                 printk(KERN_WARNING
3172                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3173                         "%s\n", s);
3174                 return -EINVAL;
3175         }
3176         return 0;
3177 }
3178
3179 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3180 {
3181         int ret;
3182
3183         if (!s)
3184                 return 0;
3185
3186         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3187         if (ret == 0)
3188                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3189
3190         return ret;
3191 }
3192 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3193
3194 /*
3195  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3196  */
3197 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3198                 void __user *buffer, size_t *length,
3199                 loff_t *ppos)
3200 {
3201         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3202         int ret;
3203         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3204
3205         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3206         if (write)
3207                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3208         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3209         if (ret)
3210                 goto out;
3211         if (write) {
3212                 int oldval = user_zonelist_order;
3213                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3214                         /*
3215                          * bogus value.  restore saved string
3216                          */
3217                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3218                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3219                         user_zonelist_order = oldval;
3220                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3221                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3222                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3223                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3224                 }
3225         }
3226 out:
3227         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3228         return ret;
3229 }
3230
3231
3232 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3233 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3234
3235 /**
3236  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3237  * @node: node whose fallback list we're appending
3238  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3239  *
3240  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3241  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3242  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3243  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3244  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3245  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3246  * on them otherwise.
3247  * It returns -1 if no node is found.
3248  */
3249 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3250 {
3251         int n, val;
3252         int min_val = INT_MAX;
3253         int best_node = -1;
3254         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3255
3256         /* Use the local node if we haven't already */
3257         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3258                 node_set(node, *used_node_mask);
3259                 return node;
3260         }
3261
3262         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3263
3264                 /* Don't want a node to appear more than once */
3265                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3266                         continue;
3267
3268                 /* Use the distance array to find the distance */
3269                 val = node_distance(node, n);
3270
3271                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3272                 val += (n < node);
3273
3274                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3275                 tmp = cpumask_of_node(n);
3276                 if (!cpumask_empty(tmp))
3277                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3278
3279                 /* Slight preference for less loaded node */
3280                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3281                 val += node_load[n];
3282
3283                 if (val < min_val) {
3284                         min_val = val;
3285                         best_node = n;
3286                 }
3287         }
3288
3289         if (best_node >= 0)
3290                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3291
3292         return best_node;
3293 }
3294
3295
3296 /*
3297  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3298  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3299  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3300  */
3301 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3302 {
3303         int j;
3304         struct zonelist *zonelist;
3305
3306         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3307         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3308                 ;
3309         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3310                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3311         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3312         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3313 }
3314
3315 /*
3316  * Build gfp_thisnode zonelists
3317  */
3318 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3319 {
3320         int j;
3321         struct zonelist *zonelist;
3322
3323         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3324         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3325         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3326         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3327 }
3328
3329 /*
3330  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3331  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3332  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3333  * may still exist in local DMA zone.
3334  */
3335 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3336
3337 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3338 {
3339         int pos, j, node;
3340         int zone_type;          /* needs to be signed */
3341         struct zone *z;
3342         struct zonelist *zonelist;
3343
3344         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3345         pos = 0;
3346         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3347                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3348                         node = node_order[j];
3349                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3350                         if (populated_zone(z)) {
3351                                 zoneref_set_zone(z,
3352                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3353                                 check_highest_zone(zone_type);
3354                         }
3355                 }
3356         }
3357         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3358         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3359 }
3360
3361 static int default_zonelist_order(void)
3362 {
3363         int nid, zone_type;
3364         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3365         struct zone *z;
3366         int average_size;
3367         /*
3368          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3369          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3370          * into OOM very easily.
3371          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3372          */
3373         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3374         low_kmem_size = 0;
3375         total_size = 0;
3376         for_each_online_node(nid) {
3377                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3378                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3379                         if (populated_zone(z)) {
3380                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3381                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3382                                 total_size += z->present_pages;
3383                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3384                                 /*
3385                                  * If any node has only lowmem, then node order
3386                                  * is preferred to allow kernel allocations
3387                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3388                                  * on other nodes when there is an abundance of
3389                                  * lowmem available to allocate from.
3390                                  */
3391                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3392                         }
3393                 }
3394         }
3395         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3396             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3397                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3398         /*
3399          * look into each node's config.
3400          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3401          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3402          */
3403         average_size = total_size /
3404                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3405         for_each_online_node(nid) {
3406                 low_kmem_size = 0;
3407                 total_size = 0;
3408                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3409                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3410                         if (populated_zone(z)) {
3411                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3412                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3413                                 total_size += z->present_pages;
3414                         }
3415                 }
3416                 if (low_kmem_size &&
3417                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3418                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3419                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3420         }
3421         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3422 }
3423
3424 static void set_zonelist_order(void)
3425 {
3426         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3427                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3428         else
3429                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3430 }
3431
3432 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3433 {
3434         int j, node, load;
3435         enum zone_type i;
3436         nodemask_t used_mask;
3437         int local_node, prev_node;
3438         struct zonelist *zonelist;
3439         int order = current_zonelist_order;
3440
3441         /* initialize zonelists */
3442         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3443                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3444                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3445                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3446         }
3447
3448         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3449         local_node = pgdat->node_id;
3450         load = nr_online_nodes;
3451         prev_node = local_node;
3452         nodes_clear(used_mask);
3453
3454         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3455         j = 0;
3456
3457         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3458                 /*
3459                  * We don't want to pressure a particular node.
3460                  * So adding penalty to the first node in same
3461                  * distance group to make it round-robin.
3462                  */
3463                 if (node_distance(local_node, node) !=
3464                     node_distance(local_node, prev_node))
3465                         node_load[node] = load;
3466
3467                 prev_node = node;
3468                 load--;
3469                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3470                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3471                 else
3472                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3473         }
3474
3475         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3476                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3477                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3478         }
3479
3480         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3481 }
3482
3483 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3484 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3485 {
3486         struct zonelist *zonelist;
3487         struct zonelist_cache *zlc;
3488         struct zoneref *z;
3489
3490         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3491         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3492         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3493         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3494                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3495 }
3496
3497 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3498 /*
3499  * Return node id of node used for "local" allocations.
3500  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3501  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3502  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3503  */
3504 int local_memory_node(int node)
3505 {
3506         struct zone *zone;
3507
3508         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3509                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3510                                    NULL,
3511                                    &zone);
3512         return zone->node;
3513 }
3514 #endif
3515
3516 #else   /* CONFIG_NUMA */
3517
3518 static void set_zonelist_order(void)
3519 {
3520         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3521 }
3522
3523 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3524 {
3525         int node, local_node;
3526         enum zone_type j;
3527         struct zonelist *zonelist;
3528
3529         local_node = pgdat->node_id;
3530
3531         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3532         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3533
3534         /*
3535          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3536          * of all the other nodes.
3537          * We don't want to pressure a particular node, so when
3538          * building the zones for node N, we make sure that the
3539          * zones coming right after the local ones are those from
3540          * node N+1 (modulo N)
3541          */
3542         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3543                 if (!node_online(node))
3544                         continue;
3545                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3546                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3547         }
3548         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3549                 if (!node_online(node))
3550                         continue;
3551                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3552                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3553         }
3554
3555         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3556         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3557 }
3558
3559 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3560 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3561 {
3562         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3563 }
3564
3565 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3566
3567 /*
3568  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3569  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3570  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3571  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3572  * with interrupts disabled.
3573  *
3574  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3575  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3576  * hotplugged processors.
3577  *
3578  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3579  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3580  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3581  */
3582 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3583 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3584 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3585
3586 /*
3587  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3588  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3589  */
3590 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3591
3592 /* return values int ....just for stop_machine() */
3593 static int __build_all_zonelists(void *data)
3594 {
3595         int nid;
3596         int cpu;
3597         pg_data_t *self = data;
3598
3599 #ifdef CONFIG_NUMA
3600         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3601 #endif
3602
3603         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3604                 build_zonelists(self);
3605                 build_zonelist_cache(self);
3606         }
3607
3608         for_each_online_node(nid) {
3609                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3610
3611                 build_zonelists(pgdat);
3612                 build_zonelist_cache(pgdat);
3613         }
3614
3615         /*
3616          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3617          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3618          * each zone will be allocated later when the per cpu
3619          * allocator is available.
3620          *
3621          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3622          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3623          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3624          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3625          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3626          * (a chicken-egg dilemma).
3627          */
3628         for_each_possible_cpu(cpu) {
3629                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3630
3631 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3632                 /*
3633                  * We now know the "local memory node" for each node--
3634                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3635                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3636                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3637                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3638                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3639                  */
3640                 if (cpu_online(cpu))
3641                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3642 #endif
3643         }
3644
3645         return 0;
3646 }
3647
3648 /*
3649  * Called with zonelists_mutex held always
3650  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3651  */
3652 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3653 {
3654         set_zonelist_order();
3655
3656         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3657                 __build_all_zonelists(NULL);
3658                 mminit_verify_zonelist();
3659                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3660         } else {
3661                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3662                    of zonelist */
3663 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3664                 if (zone)
3665                         setup_zone_pageset(zone);
3666 #endif
3667                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3668                 /* cpuset refresh routine should be here */
3669         }
3670         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3671         /*
3672          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3673          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3674          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3675          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3676          * disabled and enable it later
3677          */
3678         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3679                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3680         else
3681                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3682
3683         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3684                 "Total pages: %ld\n",
3685                         nr_online_nodes,
3686                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3687                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3688                         vm_total_pages);
3689 #ifdef CONFIG_NUMA
3690         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3691 #endif
3692 }
3693
3694 /*
3695  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3696  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3697  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3698  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3699  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3700  * conservative, even though it seems large.
3701  *
3702  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3703  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3704  */
3705 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3706
3707 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3708 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3709 {
3710         unsigned long size = 1;
3711
3712         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3713
3714         while (size < pages)
3715                 size <<= 1;
3716
3717         /*
3718          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3719          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3720          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3721          */
3722         size = min(size, 4096UL);
3723
3724         return max(size, 4UL);
3725 }
3726 #else
3727 /*
3728  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3729  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3730  *
3731  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3732  *
3733  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3734  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3735  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3736  *
3737  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3738  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3739  *
3740  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3741  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3742  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3743  */
3744 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3745 {
3746         return 4096UL;
3747 }
3748 #endif
3749
3750 /*
3751  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3752  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3753  * hash function before the remainder is taken.
3754  */
3755 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3756 {
3757         return ffz(~size);
3758 }
3759
3760 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3761
3762 /*
3763  * Check if a pageblock contains reserved pages
3764  */
3765 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3766 {
3767         unsigned long pfn;
3768
3769         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3770                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3771                         return 1;
3772         }
3773         return 0;
3774 }
3775
3776 /*
3777  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3778  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3779  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3780  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3781  * blocks as reclaim kicks in
3782  */
3783 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3784 {
3785         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3786         struct page *page;
3787         unsigned long block_migratetype;
3788         int reserve;
3789
3790         /*
3791          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3792          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3793          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3794          * the block.
3795          */
3796         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3797         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3798         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3799         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3800                                                         pageblock_order;
3801
3802         /*
3803          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3804          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3805          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3806          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3807          * future allocation of hugepages at runtime.
3808          */
3809         reserve = min(2, reserve);
3810
3811         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3812                 if (!pfn_valid(pfn))
3813                         continue;
3814                 page = pfn_to_page(pfn);
3815
3816                 /* Watch out for overlapping nodes */
3817                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3818                         continue;
3819
3820                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3821
3822                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3823                 if (reserve > 0) {
3824                         /*
3825                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3826                          * them.
3827                          */
3828                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3829                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3830                                 continue;
3831
3832                         /* If this block is reserved, account for it */
3833                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3834                                 reserve--;
3835                                 continue;
3836                         }
3837
3838                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3839                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3840                                 set_pageblock_migratetype(page,
3841                                                         MIGRATE_RESERVE);
3842                                 move_freepages_block(zone, page,
3843                                                         MIGRATE_RESERVE);
3844                                 reserve--;
3845                                 continue;
3846                         }
3847                 }
3848
3849                 /*
3850                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3851                  * take it back
3852                  */
3853                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3854                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3855                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3856                 }
3857         }
3858 }
3859
3860 /*
3861  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3862  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3863  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3864  */
3865 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3866                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3867 {
3868         struct page *page;
3869         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3870         unsigned long pfn;
3871         struct zone *z;
3872
3873         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3874                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3875
3876         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3877         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3878                 /*
3879                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3880                  * handed to this function.  They do not
3881                  * exist on hotplugged memory.
3882                  */
3883                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3884                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3885                                 continue;
3886                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3887                                 continue;
3888                 }
3889                 page = pfn_to_page(pfn);
3890                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3891                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3892                 init_page_count(page);
3893                 reset_page_mapcount(page);
3894                 reset_page_last_nid(page);
3895                 SetPageReserved(page);
3896                 /*
3897                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3898                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3899                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3900                  * the address space during boot when many long-lived
3901                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3902                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3903                  * setup_zone_migrate_reserve()
3904                  *
3905                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3906                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3907                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3908                  * pfn out of zone.
3909                  */
3910                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3911                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3912                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3913                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3914
3915                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3916 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3917                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3918                 if (!is_highmem_idx(zone))
3919                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3920 #endif
3921         }
3922 }
3923
3924 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3925 {
3926         int order, t;
3927         for_each_migratetype_order(order, t) {
3928                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3929                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3930         }
3931 }
3932
3933 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3934 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3935         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3936 #endif
3937
3938 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3939 {
3940 #ifdef CONFIG_MMU
3941         int batch;
3942
3943         /*
3944          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3945          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3946          *
3947          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3948          */
3949         batch = zone->present_pages / 1024;
3950         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3951                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3952         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3953         if (batch < 1)
3954                 batch = 1;
3955
3956         /*
3957          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3958          * of 2 value was found to be more likely to have
3959          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3960          *
3961          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3962          * batches of pages, one task can end up with a lot
3963          * of pages of one half of the possible page colors
3964          * and the other with pages of the other colors.
3965          */
3966         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3967
3968         return batch;
3969
3970 #else
3971         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3972          * conditions.
3973          *
3974          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3975          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3976          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3977          *
3978          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3979          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3980          * can be a significant delay between the individual batches being
3981          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3982          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3983          */
3984         return 0;
3985 #endif
3986 }
3987
3988 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3989 {