]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/page_alloc.c
d037c8bc15123cabf0d1c0c0043e028e59a64686
[~shefty/rdma-dev.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
94         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif
96         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif  /* NUMA */
98 };
99 EXPORT_SYMBOL(node_states);
100
101 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
102 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
103 /*
104  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
105  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
106  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
107  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
108  */
109 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
110
111 int percpu_pagelist_fraction;
112 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
113
114 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
115 /*
116  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
117  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
118  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
119  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
120  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
121  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
122  */
123
124 static gfp_t saved_gfp_mask;
125
126 void pm_restore_gfp_mask(void)
127 {
128         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
129         if (saved_gfp_mask) {
130                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
131                 saved_gfp_mask = 0;
132         }
133 }
134
135 void pm_restrict_gfp_mask(void)
136 {
137         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
138         WARN_ON(saved_gfp_mask);
139         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
140         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
141 }
142
143 bool pm_suspended_storage(void)
144 {
145         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
146                 return false;
147         return true;
148 }
149 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
150
151 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
152 int pageblock_order __read_mostly;
153 #endif
154
155 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
156
157 /*
158  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
159  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
160  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
161  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
162  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
163  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
164  *
165  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
166  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
167  */
168 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
173          256,
174 #endif
175 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
176          32,
177 #endif
178          32,
179 };
180
181 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
182
183 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
185          "DMA",
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
188          "DMA32",
189 #endif
190          "Normal",
191 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
192          "HighMem",
193 #endif
194          "Movable",
195 };
196
197 int min_free_kbytes = 1024;
198
199 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
200 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
201 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
202
203 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
204 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
207 static unsigned long __initdata required_movablecore;
208 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
209
210 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
211 int movable_zone;
212 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
213 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
214
215 #if MAX_NUMNODES > 1
216 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
217 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
218 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
219 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
220 #endif
221
222 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
223
224 /*
225  * NOTE:
226  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
227  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
228  */
229 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
230 {
231
232         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
233                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
234
235         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
236                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
237 }
238
239 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
240
241 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
242 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
243 {
244         int ret = 0;
245         unsigned seq;
246         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
247
248         do {
249                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
250                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
251                         ret = 1;
252                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
253                         ret = 1;
254         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
255
256         return ret;
257 }
258
259 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
260 {
261         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
262                 return 0;
263         if (zone != page_zone(page))
264                 return 0;
265
266         return 1;
267 }
268 /*
269  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
270  */
271 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
274                 return 1;
275         if (!page_is_consistent(zone, page))
276                 return 1;
277
278         return 0;
279 }
280 #else
281 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
282 {
283         return 0;
284 }
285 #endif
286
287 static void bad_page(struct page *page)
288 {
289         static unsigned long resume;
290         static unsigned long nr_shown;
291         static unsigned long nr_unshown;
292
293         /* Don't complain about poisoned pages */
294         if (PageHWPoison(page)) {
295                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
296                 return;
297         }
298
299         /*
300          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
301          * or allow a steady drip of one report per second.
302          */
303         if (nr_shown == 60) {
304                 if (time_before(jiffies, resume)) {
305                         nr_unshown++;
306                         goto out;
307                 }
308                 if (nr_unshown) {
309                         printk(KERN_ALERT
310                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
311                                 nr_unshown);
312                         nr_unshown = 0;
313                 }
314                 nr_shown = 0;
315         }
316         if (nr_shown++ == 0)
317                 resume = jiffies + 60 * HZ;
318
319         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
320                 current->comm, page_to_pfn(page));
321         dump_page(page);
322
323         print_modules();
324         dump_stack();
325 out:
326         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
327         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
328         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
329 }
330
331 /*
332  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
333  *
334  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
335  *
336  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
337  *
338  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
339  * pointing at the head page.
340  *
341  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
342  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
343  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
344  */
345
346 static void free_compound_page(struct page *page)
347 {
348         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
349 }
350
351 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
352 {
353         int i;
354         int nr_pages = 1 << order;
355
356         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
357         set_compound_order(page, order);
358         __SetPageHead(page);
359         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
360                 struct page *p = page + i;
361                 __SetPageTail(p);
362                 set_page_count(p, 0);
363                 p->first_page = page;
364         }
365 }
366
367 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
368 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
369 {
370         int i;
371         int nr_pages = 1 << order;
372         int bad = 0;
373
374         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
375             unlikely(!PageHead(page))) {
376                 bad_page(page);
377                 bad++;
378         }
379
380         __ClearPageHead(page);
381
382         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
383                 struct page *p = page + i;
384
385                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
386                         bad_page(page);
387                         bad++;
388                 }
389                 __ClearPageTail(p);
390         }
391
392         return bad;
393 }
394
395 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
396 {
397         int i;
398
399         /*
400          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
401          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
402          */
403         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
404         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
405                 clear_highpage(page + i);
406 }
407
408 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
409 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
410
411 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
412 {
413         unsigned long res;
414
415         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
416                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
417                 return 0;
418         }
419         _debug_guardpage_minorder = res;
420         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
421         return 0;
422 }
423 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
424
425 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
426 {
427         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 }
429
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
431 {
432         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
433 }
434 #else
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
436 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 #endif
438
439 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
440 {
441         set_page_private(page, order);
442         __SetPageBuddy(page);
443 }
444
445 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
446 {
447         __ClearPageBuddy(page);
448         set_page_private(page, 0);
449 }
450
451 /*
452  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
453  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
454  *
455  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
456  * the following equation:
457  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
458  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
459  * 1 buddy is #10:
460  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
461  *
462  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
463  * satisfies the following equation:
464  *     P = B & ~(1 << O)
465  *
466  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
467  */
468 static inline unsigned long
469 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
470 {
471         return page_idx ^ (1 << order);
472 }
473
474 /*
475  * This function checks whether a page is free && is the buddy
476  * we can do coalesce a page and its buddy if
477  * (a) the buddy is not in a hole &&
478  * (b) the buddy is in the buddy system &&
479  * (c) a page and its buddy have the same order &&
480  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
481  *
482  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
483  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
484  *
485  * For recording page's order, we use page_private(page).
486  */
487 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
488                                                                 int order)
489 {
490         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
491                 return 0;
492
493         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                 return 0;
495
496         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
497                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
498                 return 1;
499         }
500
501         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
502                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
503                 return 1;
504         }
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Freeing function for a buddy system allocator.
510  *
511  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
512  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
513  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
514  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
515  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
516  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
517  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
518  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
519  * parts of the VM system.
520  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
521  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
522  * order is recorded in page_private(page) field.
523  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
524  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
525  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
526  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
527  * triggers coalescing into a block of larger size.
528  *
529  * -- nyc
530  */
531
532 static inline void __free_one_page(struct page *page,
533                 struct zone *zone, unsigned int order,
534                 int migratetype)
535 {
536         unsigned long page_idx;
537         unsigned long combined_idx;
538         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
539         struct page *buddy;
540
541         if (unlikely(PageCompound(page)))
542                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
543                         return;
544
545         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
546
547         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
548
549         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
550         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
551
552         while (order < MAX_ORDER-1) {
553                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
554                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
555                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
556                         break;
557                 /*
558                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
559                  * merge with it and move up one order.
560                  */
561                 if (page_is_guard(buddy)) {
562                         clear_page_guard_flag(buddy);
563                         set_page_private(page, 0);
564                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
565                                                   migratetype);
566                 } else {
567                         list_del(&buddy->lru);
568                         zone->free_area[order].nr_free--;
569                         rmv_page_order(buddy);
570                 }
571                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
572                 page = page + (combined_idx - page_idx);
573                 page_idx = combined_idx;
574                 order++;
575         }
576         set_page_order(page, order);
577
578         /*
579          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
580          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
581          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
582          * that is happening, add the free page to the tail of the list
583          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
584          * as a higher order page
585          */
586         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
587                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
588                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
589                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
590                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
591                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
592                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
593                         list_add_tail(&page->lru,
594                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
595                         goto out;
596                 }
597         }
598
599         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
600 out:
601         zone->free_area[order].nr_free++;
602 }
603
604 static inline int free_pages_check(struct page *page)
605 {
606         if (unlikely(page_mapcount(page) |
607                 (page->mapping != NULL)  |
608                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
609                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
610                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
611                 bad_page(page);
612                 return 1;
613         }
614         reset_page_last_nid(page);
615         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
616                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
617         return 0;
618 }
619
620 /*
621  * Frees a number of pages from the PCP lists
622  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
623  * count is the number of pages to free.
624  *
625  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
626  * see if this freeing clears that state.
627  *
628  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
629  * pinned" detection logic.
630  */
631 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
632                                         struct per_cpu_pages *pcp)
633 {
634         int migratetype = 0;
635         int batch_free = 0;
636         int to_free = count;
637
638         spin_lock(&zone->lock);
639         zone->all_unreclaimable = 0;
640         zone->pages_scanned = 0;
641
642         while (to_free) {
643                 struct page *page;
644                 struct list_head *list;
645
646                 /*
647                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
648                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
649                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
650                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
651                  * lists
652                  */
653                 do {
654                         batch_free++;
655                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
656                                 migratetype = 0;
657                         list = &pcp->lists[migratetype];
658                 } while (list_empty(list));
659
660                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
661                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
662                         batch_free = to_free;
663
664                 do {
665                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
666
667                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
668                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
669                         list_del(&page->lru);
670                         mt = get_freepage_migratetype(page);
671                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
672                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
673                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
674                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
675                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
676                                 if (is_migrate_cma(mt))
677                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
678                         }
679                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
680         }
681         spin_unlock(&zone->lock);
682 }
683
684 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
685                                 int migratetype)
686 {
687         spin_lock(&zone->lock);
688         zone->all_unreclaimable = 0;
689         zone->pages_scanned = 0;
690
691         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
692         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
693                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
694         spin_unlock(&zone->lock);
695 }
696
697 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
698 {
699         int i;
700         int bad = 0;
701
702         trace_mm_page_free(page, order);
703         kmemcheck_free_shadow(page, order);
704
705         if (PageAnon(page))
706                 page->mapping = NULL;
707         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
708                 bad += free_pages_check(page + i);
709         if (bad)
710                 return false;
711
712         if (!PageHighMem(page)) {
713                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
714                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
715                                            PAGE_SIZE << order);
716         }
717         arch_free_page(page, order);
718         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
719
720         return true;
721 }
722
723 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
724 {
725         unsigned long flags;
726         int migratetype;
727
728         if (!free_pages_prepare(page, order))
729                 return;
730
731         local_irq_save(flags);
732         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
733         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
734         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
735         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
736         local_irq_restore(flags);
737 }
738
739 /*
740  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
741  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
742  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
743  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
744  * put_page_bootmem() to serialize writers.
745  */
746 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
747 {
748         unsigned int nr_pages = 1 << order;
749         unsigned int loop;
750
751         prefetchw(page);
752         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
753                 struct page *p = &page[loop];
754
755                 if (loop + 1 < nr_pages)
756                         prefetchw(p + 1);
757                 __ClearPageReserved(p);
758                 set_page_count(p, 0);
759         }
760
761         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
762         set_page_refcounted(page);
763         __free_pages(page, order);
764 }
765
766 #ifdef CONFIG_CMA
767 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
768 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
769 {
770         unsigned i = pageblock_nr_pages;
771         struct page *p = page;
772
773         do {
774                 __ClearPageReserved(p);
775                 set_page_count(p, 0);
776         } while (++p, --i);
777
778         set_page_refcounted(page);
779         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
780         __free_pages(page, pageblock_order);
781         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
782 }
783 #endif
784
785 /*
786  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
787  * Please do not alter this order without good reasons and regression
788  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
789  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
790  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
791  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
792  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
793  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
794  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
795  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
796  *
797  * -- nyc
798  */
799 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
800         int low, int high, struct free_area *area,
801         int migratetype)
802 {
803         unsigned long size = 1 << high;
804
805         while (high > low) {
806                 area--;
807                 high--;
808                 size >>= 1;
809                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
810
811 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
812                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
813                         /*
814                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
815                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
816                          * Corresponding page table entries will not be touched,
817                          * pages will stay not present in virtual address space
818                          */
819                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
820                         set_page_guard_flag(&page[size]);
821                         set_page_private(&page[size], high);
822                         /* Guard pages are not available for any usage */
823                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
824                                                   migratetype);
825                         continue;
826                 }
827 #endif
828                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
829                 area->nr_free++;
830                 set_page_order(&page[size], high);
831         }
832 }
833
834 /*
835  * This page is about to be returned from the page allocator
836  */
837 static inline int check_new_page(struct page *page)
838 {
839         if (unlikely(page_mapcount(page) |
840                 (page->mapping != NULL)  |
841                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
842                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
843                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
844                 bad_page(page);
845                 return 1;
846         }
847         return 0;
848 }
849
850 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
851 {
852         int i;
853
854         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
855                 struct page *p = page + i;
856                 if (unlikely(check_new_page(p)))
857                         return 1;
858         }
859
860         set_page_private(page, 0);
861         set_page_refcounted(page);
862
863         arch_alloc_page(page, order);
864         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
865
866         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
867                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
868
869         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
870                 prep_compound_page(page, order);
871
872         return 0;
873 }
874
875 /*
876  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
877  * the smallest available page from the freelists
878  */
879 static inline
880 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
881                                                 int migratetype)
882 {
883         unsigned int current_order;
884         struct free_area * area;
885         struct page *page;
886
887         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
888         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
889                 area = &(zone->free_area[current_order]);
890                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
891                         continue;
892
893                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
894                                                         struct page, lru);
895                 list_del(&page->lru);
896                 rmv_page_order(page);
897                 area->nr_free--;
898                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
899                 return page;
900         }
901
902         return NULL;
903 }
904
905
906 /*
907  * This array describes the order lists are fallen back to when
908  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
909  */
910 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
911         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
912         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
913 #ifdef CONFIG_CMA
914         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
915         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
916 #else
917         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
918 #endif
919         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
920         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
921 };
922
923 /*
924  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
925  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
926  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
927  */
928 int move_freepages(struct zone *zone,
929                           struct page *start_page, struct page *end_page,
930                           int migratetype)
931 {
932         struct page *page;
933         unsigned long order;
934         int pages_moved = 0;
935
936 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
937         /*
938          * page_zone is not safe to call in this context when
939          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
940          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
941          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
942          * grouping pages by mobility
943          */
944         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
945 #endif
946
947         for (page = start_page; page <= end_page;) {
948                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
949                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
950
951                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
952                         page++;
953                         continue;
954                 }
955
956                 if (!PageBuddy(page)) {
957                         page++;
958                         continue;
959                 }
960
961                 order = page_order(page);
962                 list_move(&page->lru,
963                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
964                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
965                 page += 1 << order;
966                 pages_moved += 1 << order;
967         }
968
969         return pages_moved;
970 }
971
972 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
973                                 int migratetype)
974 {
975         unsigned long start_pfn, end_pfn;
976         struct page *start_page, *end_page;
977
978         start_pfn = page_to_pfn(page);
979         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
980         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
981         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
982         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
983
984         /* Do not cross zone boundaries */
985         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
986                 start_page = page;
987         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
988                 return 0;
989
990         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
991 }
992
993 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
994                                         int start_order, int migratetype)
995 {
996         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
997
998         while (nr_pageblocks--) {
999                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1000                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1001         }
1002 }
1003
1004 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1005 static inline struct page *
1006 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1007 {
1008         struct free_area * area;
1009         int current_order;
1010         struct page *page;
1011         int migratetype, i;
1012
1013         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1014         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1015                                                 --current_order) {
1016                 for (i = 0;; i++) {
1017                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1018
1019                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1020                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1021                                 break;
1022
1023                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1024                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1025                                 continue;
1026
1027                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1028                                         struct page, lru);
1029                         area->nr_free--;
1030
1031                         /*
1032                          * If breaking a large block of pages, move all free
1033                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1034                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1035                          * aggressive about taking ownership of free pages
1036                          *
1037                          * On the other hand, never change migration
1038                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1039                          * pages on different free lists. We don't
1040                          * want unmovable pages to be allocated from
1041                          * MIGRATE_CMA areas.
1042                          */
1043                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1044                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1045                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1046                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1047                                 int pages;
1048                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1049                                                                 start_migratetype);
1050
1051                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1052                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1053                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1054                                         set_pageblock_migratetype(page,
1055                                                                 start_migratetype);
1056
1057                                 migratetype = start_migratetype;
1058                         }
1059
1060                         /* Remove the page from the freelists */
1061                         list_del(&page->lru);
1062                         rmv_page_order(page);
1063
1064                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1065                         if (current_order >= pageblock_order &&
1066                             !is_migrate_cma(migratetype))
1067                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1068                                                         start_migratetype);
1069
1070                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1071                                is_migrate_cma(migratetype)
1072                              ? migratetype : start_migratetype);
1073
1074                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1075                                 start_migratetype, migratetype);
1076
1077                         return page;
1078                 }
1079         }
1080
1081         return NULL;
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1086  * Call me with the zone->lock already held.
1087  */
1088 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1089                                                 int migratetype)
1090 {
1091         struct page *page;
1092
1093 retry_reserve:
1094         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1095
1096         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1097                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1098
1099                 /*
1100                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1101                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1102                  * and we want just one call site
1103                  */
1104                 if (!page) {
1105                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1106                         goto retry_reserve;
1107                 }
1108         }
1109
1110         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1111         return page;
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1116  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1117  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1118  */
1119 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1120                         unsigned long count, struct list_head *list,
1121                         int migratetype, int cold)
1122 {
1123         int mt = migratetype, i;
1124
1125         spin_lock(&zone->lock);
1126         for (i = 0; i < count; ++i) {
1127                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1128                 if (unlikely(page == NULL))
1129                         break;
1130
1131                 /*
1132                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1133                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1134                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1135                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1136                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1137                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1138                  * properly.
1139                  */
1140                 if (likely(cold == 0))
1141                         list_add(&page->lru, list);
1142                 else
1143                         list_add_tail(&page->lru, list);
1144                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1145                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1146                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1147                                 mt = migratetype;
1148                 }
1149                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1150                 list = &page->lru;
1151                 if (is_migrate_cma(mt))
1152                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1153                                               -(1 << order));
1154         }
1155         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1156         spin_unlock(&zone->lock);
1157         return i;
1158 }
1159
1160 #ifdef CONFIG_NUMA
1161 /*
1162  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1163  * currently executing processor on remote nodes after they have
1164  * expired.
1165  *
1166  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1167  * a single processor.
1168  */
1169 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1170 {
1171         unsigned long flags;
1172         int to_drain;
1173
1174         local_irq_save(flags);
1175         if (pcp->count >= pcp->batch)
1176                 to_drain = pcp->batch;
1177         else
1178                 to_drain = pcp->count;
1179         if (to_drain > 0) {
1180                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1181                 pcp->count -= to_drain;
1182         }
1183         local_irq_restore(flags);
1184 }
1185 #endif
1186
1187 /*
1188  * Drain pages of the indicated processor.
1189  *
1190  * The processor must either be the current processor and the
1191  * thread pinned to the current processor or a processor that
1192  * is not online.
1193  */
1194 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1195 {
1196         unsigned long flags;
1197         struct zone *zone;
1198
1199         for_each_populated_zone(zone) {
1200                 struct per_cpu_pageset *pset;
1201                 struct per_cpu_pages *pcp;
1202
1203                 local_irq_save(flags);
1204                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1205
1206                 pcp = &pset->pcp;
1207                 if (pcp->count) {
1208                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1209                         pcp->count = 0;
1210                 }
1211                 local_irq_restore(flags);
1212         }
1213 }
1214
1215 /*
1216  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1217  */
1218 void drain_local_pages(void *arg)
1219 {
1220         drain_pages(smp_processor_id());
1221 }
1222
1223 /*
1224  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1225  *
1226  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1227  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1228  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1229  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1230  * before the call to on_each_cpu_mask().
1231  */
1232 void drain_all_pages(void)
1233 {
1234         int cpu;
1235         struct per_cpu_pageset *pcp;
1236         struct zone *zone;
1237
1238         /*
1239          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1240          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1241          */
1242         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1243
1244         /*
1245          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1246          * as offline notification will cause the notified
1247          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1248          * disables preemption as part of its processing
1249          */
1250         for_each_online_cpu(cpu) {
1251                 bool has_pcps = false;
1252                 for_each_populated_zone(zone) {
1253                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1254                         if (pcp->pcp.count) {
1255                                 has_pcps = true;
1256                                 break;
1257                         }
1258                 }
1259                 if (has_pcps)
1260                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1261                 else
1262                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1263         }
1264         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1265 }
1266
1267 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1268
1269 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1270 {
1271         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1272         unsigned long flags;
1273         int order, t;
1274         struct list_head *curr;
1275
1276         if (!zone->spanned_pages)
1277                 return;
1278
1279         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1280
1281         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1282         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1283                 if (pfn_valid(pfn)) {
1284                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1285
1286                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1287                                 swsusp_unset_page_free(page);
1288                 }
1289
1290         for_each_migratetype_order(order, t) {
1291                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1292                         unsigned long i;
1293
1294                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1295                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1296                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1297                 }
1298         }
1299         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1300 }
1301 #endif /* CONFIG_PM */
1302
1303 /*
1304  * Free a 0-order page
1305  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1306  */
1307 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1308 {
1309         struct zone *zone = page_zone(page);
1310         struct per_cpu_pages *pcp;
1311         unsigned long flags;
1312         int migratetype;
1313
1314         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1315                 return;
1316
1317         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1318         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1319         local_irq_save(flags);
1320         __count_vm_event(PGFREE);
1321
1322         /*
1323          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1324          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1325          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1326          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1327          * excessively into the page allocator
1328          */
1329         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1330                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1331                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1332                         goto out;
1333                 }
1334                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1335         }
1336
1337         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1338         if (cold)
1339                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1340         else
1341                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1342         pcp->count++;
1343         if (pcp->count >= pcp->high) {
1344                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1345                 pcp->count -= pcp->batch;
1346         }
1347
1348 out:
1349         local_irq_restore(flags);
1350 }
1351
1352 /*
1353  * Free a list of 0-order pages
1354  */
1355 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1356 {
1357         struct page *page, *next;
1358
1359         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1360                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1361                 free_hot_cold_page(page, cold);
1362         }
1363 }
1364
1365 /*
1366  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1367  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1368  * Each sub-page must be freed individually.
1369  *
1370  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1371  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1372  */
1373 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1374 {
1375         int i;
1376
1377         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1378         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1379
1380 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1381         /*
1382          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1383          * otherwise free the whole shadow.
1384          */
1385         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1386                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1387 #endif
1388
1389         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1390                 set_page_refcounted(page + i);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1395  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1396  * with parallel allocators
1397  */
1398 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1399 {
1400         unsigned int order;
1401         unsigned long watermark;
1402         struct zone *zone;
1403         int mt;
1404
1405         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1406
1407         zone = page_zone(page);
1408         order = page_order(page);
1409         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1410
1411         if (mt != MIGRATE_ISOLATE) {
1412                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1413                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1414                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1415                         return 0;
1416
1417                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << alloc_order), mt);
1418         }
1419
1420         /* Remove page from free list */
1421         list_del(&page->lru);
1422         zone->free_area[order].nr_free--;
1423         rmv_page_order(page);
1424
1425         if (alloc_order != order)
1426                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1427                         &zone->free_area[order], migratetype);
1428
1429         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1430         if (order >= pageblock_order - 1) {
1431                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1432                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1433                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1434                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1435                                 set_pageblock_migratetype(page,
1436                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1437                 }
1438         }
1439
1440         return 1UL << alloc_order;
1441 }
1442
1443 /*
1444  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1445  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1446  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1447  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1448  * are enabled.
1449  *
1450  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1451  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1452  */
1453 int split_free_page(struct page *page)
1454 {
1455         unsigned int order;
1456         int nr_pages;
1457
1458         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1459         order = page_order(page);
1460
1461         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1462         if (!nr_pages)
1463                 return 0;
1464
1465         /* Split into individual pages */
1466         set_page_refcounted(page);
1467         split_page(page, order);
1468         return nr_pages;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1473  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1474  * or two.
1475  */
1476 static inline
1477 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1478                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1479                         int migratetype)
1480 {
1481         unsigned long flags;
1482         struct page *page;
1483         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1484
1485 again:
1486         if (likely(order == 0)) {
1487                 struct per_cpu_pages *pcp;
1488                 struct list_head *list;
1489
1490                 local_irq_save(flags);
1491                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1492                 list = &pcp->lists[migratetype];
1493                 if (list_empty(list)) {
1494                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1495                                         pcp->batch, list,
1496                                         migratetype, cold);
1497                         if (unlikely(list_empty(list)))
1498                                 goto failed;
1499                 }
1500
1501                 if (cold)
1502                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1503                 else
1504                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1505
1506                 list_del(&page->lru);
1507                 pcp->count--;
1508         } else {
1509                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1510                         /*
1511                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1512                          *
1513                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1514                          * properly detect and handle allocation failures.
1515                          *
1516                          * We most definitely don't want callers attempting to
1517                          * allocate greater than order-1 page units with
1518                          * __GFP_NOFAIL.
1519                          */
1520                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1521                 }
1522                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1523                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1524                 spin_unlock(&zone->lock);
1525                 if (!page)
1526                         goto failed;
1527                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1528                                           get_pageblock_migratetype(page));
1529         }
1530
1531         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1532         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1533         local_irq_restore(flags);
1534
1535         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1536         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1537                 goto again;
1538         return page;
1539
1540 failed:
1541         local_irq_restore(flags);
1542         return NULL;
1543 }
1544
1545 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1546
1547 static struct {
1548         struct fault_attr attr;
1549
1550         u32 ignore_gfp_highmem;
1551         u32 ignore_gfp_wait;
1552         u32 min_order;
1553 } fail_page_alloc = {
1554         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1555         .ignore_gfp_wait = 1,
1556         .ignore_gfp_highmem = 1,
1557         .min_order = 1,
1558 };
1559
1560 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1561 {
1562         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1563 }
1564 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1565
1566 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1567 {
1568         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1569                 return false;
1570         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1571                 return false;
1572         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1573                 return false;
1574         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1575                 return false;
1576
1577         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1578 }
1579
1580 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1581
1582 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1583 {
1584         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1585         struct dentry *dir;
1586
1587         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1588                                         &fail_page_alloc.attr);
1589         if (IS_ERR(dir))
1590                 return PTR_ERR(dir);
1591
1592         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1593                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1594                 goto fail;
1595         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1596                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1597                 goto fail;
1598         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1599                                 &fail_page_alloc.min_order))
1600                 goto fail;
1601
1602         return 0;
1603 fail:
1604         debugfs_remove_recursive(dir);
1605
1606         return -ENOMEM;
1607 }
1608
1609 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1610
1611 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1612
1613 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1614
1615 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1616 {
1617         return false;
1618 }
1619
1620 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1621
1622 /*
1623  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1624  * of the allocation.
1625  */
1626 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1627                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1628 {
1629         /* free_pages my go negative - that's OK */
1630         long min = mark;
1631         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1632         int o;
1633
1634         free_pages -= (1 << order) - 1;
1635         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1636                 min -= min / 2;
1637         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1638                 min -= min / 4;
1639 #ifdef CONFIG_CMA
1640         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1641         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1642                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1643 #endif
1644         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1645                 return false;
1646         for (o = 0; o < order; o++) {
1647                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1648                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1649
1650                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1651                 min >>= 1;
1652
1653                 if (free_pages <= min)
1654                         return false;
1655         }
1656         return true;
1657 }
1658
1659 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1660 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1661 {
1662         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1663                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1664         return 0;
1665 }
1666 #else
1667 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1668 {
1669         return 0;
1670 }
1671 #endif
1672
1673 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1674                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1675 {
1676         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1677                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1678 }
1679
1680 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1681                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1682 {
1683         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1684
1685         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1686                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1687
1688         /*
1689          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1690          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1691          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1692          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1693          * reclaim path.
1694          */
1695         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1696         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1697                                                                 free_pages);
1698 }
1699
1700 #ifdef CONFIG_NUMA
1701 /*
1702  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1703  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1704  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1705  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1706  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1707  *
1708  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1709  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1710  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1711  *
1712  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1713  * nothing and returns NULL.
1714  *
1715  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1716  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1717  *
1718  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1719  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1720  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1721  * quickly as we can.
1722  */
1723 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1724 {
1725         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1726         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1727
1728         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1729         if (!zlc)
1730                 return NULL;
1731
1732         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1733                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1734                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1735         }
1736
1737         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1738                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1739                                         &node_states[N_MEMORY];
1740         return allowednodes;
1741 }
1742
1743 /*
1744  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1745  * if it is worth looking at further for free memory:
1746  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1747  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1748  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1749  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1750  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1751  * else return false (zero) if it is not.
1752  *
1753  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1754  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1755  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1756  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1757  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1758  * into the second scan of the zonelist.
1759  *
1760  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1761  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1762  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1763  * unturned looking for a free page.
1764  */
1765 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1766                                                 nodemask_t *allowednodes)
1767 {
1768         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1769         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1770         int n;                          /* node that zone *z is on */
1771
1772         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1773         if (!zlc)
1774                 return 1;
1775
1776         i = z - zonelist->_zonerefs;
1777         n = zlc->z_to_n[i];
1778
1779         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1780         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1785  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1786  * from that zone don't waste time re-examining it.
1787  */
1788 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1789 {
1790         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1791         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1792
1793         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1794         if (!zlc)
1795                 return;
1796
1797         i = z - zonelist->_zonerefs;
1798
1799         set_bit(i, zlc->fullzones);
1800 }
1801
1802 /*
1803  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1804  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1805  */
1806 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1807 {
1808         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1809
1810         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1811         if (!zlc)
1812                 return;
1813
1814         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1815 }
1816
1817 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1818 {
1819         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1820 }
1821
1822 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1823 {
1824         int i;
1825
1826         for_each_online_node(i)
1827                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1828                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1829                 else
1830                         zone_reclaim_mode = 1;
1831 }
1832
1833 #else   /* CONFIG_NUMA */
1834
1835 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1836 {
1837         return NULL;
1838 }
1839
1840 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1841                                 nodemask_t *allowednodes)
1842 {
1843         return 1;
1844 }
1845
1846 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1847 {
1848 }
1849
1850 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1851 {
1852 }
1853
1854 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1855 {
1856         return true;
1857 }
1858
1859 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1860 {
1861 }
1862 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1863
1864 /*
1865  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1866  * a page.
1867  */
1868 static struct page *
1869 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1870                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1871                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1872 {
1873         struct zoneref *z;
1874         struct page *page = NULL;
1875         int classzone_idx;
1876         struct zone *zone;
1877         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1878         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1879         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1880
1881         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1882 zonelist_scan:
1883         /*
1884          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1885          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1886          */
1887         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1888                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1889                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1890                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1891                                 continue;
1892                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1893                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1894                                 continue;
1895                 /*
1896                  * When allocating a page cache page for writing, we
1897                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1898                  * limit, such that no single zone holds more than its
1899                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1900                  * The dirty limits take into account the zone's
1901                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1902                  * should be able to balance it without having to
1903                  * write pages from its LRU list.
1904                  *
1905                  * This may look like it could increase pressure on
1906                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1907                  * before they are full.  But the pages that do spill
1908                  * over are limited as the lower zones are protected
1909                  * by this very same mechanism.  It should not become
1910                  * a practical burden to them.
1911                  *
1912                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1913                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1914                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1915                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1916                  * zones are together not big enough to reach the
1917                  * global limit.  The proper fix for these situations
1918                  * will require awareness of zones in the
1919                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1920                  */
1921                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1922                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1923                         goto this_zone_full;
1924
1925                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1926                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1927                         unsigned long mark;
1928                         int ret;
1929
1930                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1931                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1932                                     classzone_idx, alloc_flags))
1933                                 goto try_this_zone;
1934
1935                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1936                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1937                                 /*
1938                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1939                                  * and before considering the first zone allowed
1940                                  * by the cpuset.
1941                                  */
1942                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1943                                 zlc_active = 1;
1944                                 did_zlc_setup = 1;
1945                         }
1946
1947                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1948                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1949                                 goto this_zone_full;
1950
1951                         /*
1952                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1953                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1954                          */
1955                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1956                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1957                                 continue;
1958
1959                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1960                         switch (ret) {
1961                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1962                                 /* did not scan */
1963                                 continue;
1964                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1965                                 /* scanned but unreclaimable */
1966                                 continue;
1967                         default:
1968                                 /* did we reclaim enough */
1969                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1970                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1971                                         goto this_zone_full;
1972                         }
1973                 }
1974
1975 try_this_zone:
1976                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1977                                                 gfp_mask, migratetype);
1978                 if (page)
1979                         break;
1980 this_zone_full:
1981                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1982                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1983         }
1984
1985         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1986                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1987                 zlc_active = 0;
1988                 goto zonelist_scan;
1989         }
1990
1991         if (page)
1992                 /*
1993                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1994                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1995                  * that the caller is taking steps that will free more
1996                  * memory. The caller should avoid the page being used
1997                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1998                  */
1999                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2000
2001         return page;
2002 }
2003
2004 /*
2005  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2006  * meminfo in irq context.
2007  */
2008 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2009 {
2010         bool ret = false;
2011
2012 #if NODES_SHIFT > 8
2013         ret = in_interrupt();
2014 #endif
2015         return ret;
2016 }
2017
2018 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2019                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2020                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2021
2022 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2023 {
2024         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2025
2026         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2027             debug_guardpage_minorder() > 0)
2028                 return;
2029
2030         /*
2031          * This documents exceptions given to allocations in certain
2032          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2033          * of allowed nodes.
2034          */
2035         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2036                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2037                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2038                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2039         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2040                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2041
2042         if (fmt) {
2043                 struct va_format vaf;
2044                 va_list args;
2045
2046                 va_start(args, fmt);
2047
2048                 vaf.fmt = fmt;
2049                 vaf.va = &args;
2050
2051                 pr_warn("%pV", &vaf);
2052
2053                 va_end(args);
2054         }
2055
2056         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2057                 current->comm, order, gfp_mask);
2058
2059         dump_stack();
2060         if (!should_suppress_show_mem())
2061                 show_mem(filter);
2062 }
2063
2064 static inline int
2065 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2066                                 unsigned long did_some_progress,
2067                                 unsigned long pages_reclaimed)
2068 {
2069         /* Do not loop if specifically requested */
2070         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2071                 return 0;
2072
2073         /* Always retry if specifically requested */
2074         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2075                 return 1;
2076
2077         /*
2078          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2079          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2080          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2081          */
2082         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2083                 return 0;
2084
2085         /*
2086          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2087          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2088          * implementations.
2089          */
2090         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2091                 return 1;
2092
2093         /*
2094          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2095          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2096          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2097          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2098          * allocation still fails, we stop retrying.
2099          */
2100         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2101                 return 1;
2102
2103         return 0;
2104 }
2105
2106 static inline struct page *
2107 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2108         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2109         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2110         int migratetype)
2111 {
2112         struct page *page;
2113
2114         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2115         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2116                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2117                 return NULL;
2118         }
2119
2120         /*
2121          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2122          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2123          * we're still under heavy pressure.
2124          */
2125         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2126                 order, zonelist, high_zoneidx,
2127                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2128                 preferred_zone, migratetype);
2129         if (page)
2130                 goto out;
2131
2132         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2133                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2134                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2135                         goto out;
2136                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2137                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2138                         goto out;
2139                 /*
2140                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2141                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2142                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2143                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2144                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2145                  */
2146                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2147                         goto out;
2148         }
2149         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2150         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2151
2152 out:
2153         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2154         return page;
2155 }
2156
2157 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2158 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2159 static struct page *
2160 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2161         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2162         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2163         int migratetype, bool sync_migration,
2164         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2165         unsigned long *did_some_progress)
2166 {
2167         struct page *page = NULL;
2168
2169         if (!order)
2170                 return NULL;
2171
2172         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2173                 *deferred_compaction = true;
2174                 return NULL;
2175         }
2176
2177         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2178         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2179                                                 nodemask, sync_migration,
2180                                                 contended_compaction, &page);
2181         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2182
2183         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2184         if (page) {
2185                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2186                 goto got_page;
2187         }
2188
2189         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2190                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2191                 drain_pages(get_cpu());
2192                 put_cpu();
2193
2194                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2195                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2196                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2197                                 preferred_zone, migratetype);
2198                 if (page) {
2199 got_page:
2200                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2201                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2202                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2203                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2204                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2205                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2206                         return page;
2207                 }
2208
2209                 /*
2210                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2211                  * The most likely reason is that pages exist,
2212                  * but not enough to satisfy watermarks.
2213                  */
2214                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2215
2216                 /*
2217                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2218                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2219                  */
2220                 if (sync_migration)
2221                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2222
2223                 cond_resched();
2224         }
2225
2226         return NULL;
2227 }
2228 #else
2229 static inline struct page *
2230 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2231         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2232         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2233         int migratetype, bool sync_migration,
2234         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2235         unsigned long *did_some_progress)
2236 {
2237         return NULL;
2238 }
2239 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2240
2241 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2242 static int
2243 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2244                   nodemask_t *nodemask)
2245 {
2246         struct reclaim_state reclaim_state;
2247         int progress;
2248
2249         cond_resched();
2250
2251         /* We now go into synchronous reclaim */
2252         cpuset_memory_pressure_bump();
2253         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2254         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2255         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2256         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2257
2258         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2259
2260         current->reclaim_state = NULL;
2261         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2262         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2263
2264         cond_resched();
2265
2266         return progress;
2267 }
2268
2269 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2270 static inline struct page *
2271 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2272         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2273         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2274         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2275 {
2276         struct page *page = NULL;
2277         bool drained = false;
2278
2279         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2280                                                nodemask);
2281         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2282                 return NULL;
2283
2284         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2285         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2286                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2287
2288 retry:
2289         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2290                                         zonelist, high_zoneidx,
2291                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2292                                         preferred_zone, migratetype);
2293
2294         /*
2295          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2296          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2297          */
2298         if (!page && !drained) {
2299                 drain_all_pages();
2300                 drained = true;
2301                 goto retry;
2302         }
2303
2304         return page;
2305 }
2306
2307 /*
2308  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2309  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2310  */
2311 static inline struct page *
2312 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2313         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2314         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2315         int migratetype)
2316 {
2317         struct page *page;
2318
2319         do {
2320                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2321                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2322                         preferred_zone, migratetype);
2323
2324                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2325                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2326         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2327
2328         return page;
2329 }
2330
2331 static inline
2332 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2333                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2334                                                 enum zone_type classzone_idx)
2335 {
2336         struct zoneref *z;
2337         struct zone *zone;
2338
2339         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2340                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2341 }
2342
2343 static inline int
2344 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2345 {
2346         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2347         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2348
2349         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2350         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2351
2352         /*
2353          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2354          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2355          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2356          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2357          */
2358         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2359
2360         if (!wait) {
2361                 /*
2362                  * Not worth trying to allocate harder for
2363                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2364                  */
2365                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2366                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2367                 /*
2368                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2369                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2370                  */
2371                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2372         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2373                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2374
2375         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2376                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2377                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2378                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2379                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2380                 else if (!in_interrupt() &&
2381                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2382                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2383                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2384         }
2385 #ifdef CONFIG_CMA
2386         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2387                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2388 #endif
2389         return alloc_flags;
2390 }
2391
2392 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2393 {
2394         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2395 }
2396
2397 static inline struct page *
2398 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2399         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2400         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2401         int migratetype)
2402 {
2403         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2404         struct page *page = NULL;
2405         int alloc_flags;
2406         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2407         unsigned long did_some_progress;
2408         bool sync_migration = false;
2409         bool deferred_compaction = false;
2410         bool contended_compaction = false;
2411
2412         /*
2413          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2414          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2415          * be using allocators in order of preference for an area that is
2416          * too large.
2417          */
2418         if (order >= MAX_ORDER) {
2419                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2420                 return NULL;
2421         }
2422
2423         /*
2424          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2425          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2426          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2427          * using a larger set of nodes after it has established that the
2428          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2429          * over allocated.
2430          */
2431         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2432                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2433                 goto nopage;
2434
2435 restart:
2436         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2437                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2438                                                 zone_idx(preferred_zone));
2439
2440         /*
2441          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2442          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2443          * to how we want to proceed.
2444          */
2445         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2446
2447         /*
2448          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2449          * cpusets.
2450          */
2451         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2452                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2453                                         &preferred_zone);
2454
2455 rebalance:
2456         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2457         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2458                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2459                         preferred_zone, migratetype);
2460         if (page)
2461                 goto got_pg;
2462
2463         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2464         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2465                 /*
2466                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2467                  * the allocation is high priority and these type of
2468                  * allocations are system rather than user orientated
2469                  */
2470                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2471
2472                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2473                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2474                                 preferred_zone, migratetype);
2475                 if (page) {
2476                         goto got_pg;
2477                 }
2478         }
2479
2480         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2481         if (!wait)
2482                 goto nopage;
2483
2484         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2485         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2486                 goto nopage;
2487
2488         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2489         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2490                 goto nopage;
2491
2492         /*
2493          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2494          * attempts after direct reclaim are synchronous
2495          */
2496         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2497                                         zonelist, high_zoneidx,
2498                                         nodemask,
2499                                         alloc_flags, preferred_zone,
2500                                         migratetype, sync_migration,
2501                                         &contended_compaction,
2502                                         &deferred_compaction,
2503                                         &did_some_progress);
2504         if (page)
2505                 goto got_pg;
2506         sync_migration = true;
2507
2508         /*
2509          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2510          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2511          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2512          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2513          */
2514         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2515                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2516                 goto nopage;
2517
2518         /* Try direct reclaim and then allocating */
2519         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2520                                         zonelist, high_zoneidx,
2521                                         nodemask,
2522                                         alloc_flags, preferred_zone,
2523                                         migratetype, &did_some_progress);
2524         if (page)
2525                 goto got_pg;
2526
2527         /*
2528          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2529          * running out of options and have to consider going OOM
2530          */
2531         if (!did_some_progress) {
2532                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2533                         if (oom_killer_disabled)
2534                                 goto nopage;
2535                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2536                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2537                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2538                                 goto nopage;
2539                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2540                                         zonelist, high_zoneidx,
2541                                         nodemask, preferred_zone,
2542                                         migratetype);
2543                         if (page)
2544                                 goto got_pg;
2545
2546                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2547                                 /*
2548                                  * The oom killer is not called for high-order
2549                                  * allocations that may fail, so if no progress
2550                                  * is being made, there are no other options and
2551                                  * retrying is unlikely to help.
2552                                  */
2553                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2554                                         goto nopage;
2555                                 /*
2556                                  * The oom killer is not called for lowmem
2557                                  * allocations to prevent needlessly killing
2558                                  * innocent tasks.
2559                                  */
2560                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2561                                         goto nopage;
2562                         }
2563
2564                         goto restart;
2565                 }
2566         }
2567
2568         /* Check if we should retry the allocation */
2569         pages_reclaimed += did_some_progress;
2570         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2571                                                 pages_reclaimed)) {
2572                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2573                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2574                 goto rebalance;
2575         } else {
2576                 /*
2577                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2578                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2579                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2580                  */
2581                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2582                                         zonelist, high_zoneidx,
2583                                         nodemask,
2584                                         alloc_flags, preferred_zone,
2585                                         migratetype, sync_migration,
2586                                         &contended_compaction,
2587                                         &deferred_compaction,
2588                                         &did_some_progress);
2589                 if (page)
2590                         goto got_pg;
2591         }
2592
2593 nopage:
2594         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2595         return page;
2596 got_pg:
2597         if (kmemcheck_enabled)
2598                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2599
2600         return page;
2601 }
2602
2603 /*
2604  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2605  */
2606 struct page *
2607 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2608                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2609 {
2610         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2611         struct zone *preferred_zone;
2612         struct page *page = NULL;
2613         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2614         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2615         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2616
2617         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2618
2619         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2620
2621         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2622
2623         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2624                 return NULL;
2625
2626         /*
2627          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2628          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2629          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2630          */
2631         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2632                 return NULL;
2633
2634 retry_cpuset:
2635         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2636
2637         /* The preferred zone is used for statistics later */
2638         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2639                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2640                                 &preferred_zone);
2641         if (!preferred_zone)
2642                 goto out;
2643
2644 #ifdef CONFIG_CMA
2645         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2646                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2647 #endif
2648         /* First allocation attempt */
2649         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2650                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2651                         preferred_zone, migratetype);
2652         if (unlikely(!page))
2653                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2654                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2655                                 preferred_zone, migratetype);
2656
2657         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2658
2659 out:
2660         /*
2661          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2662          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2663          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2664          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2665          */
2666         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2667                 goto retry_cpuset;
2668
2669         return page;
2670 }
2671 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2672
2673 /*
2674  * Common helper functions.
2675  */
2676 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2677 {
2678         struct page *page;
2679
2680         /*
2681          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2682          * a highmem page
2683          */
2684         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2685
2686         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2687         if (!page)
2688                 return 0;
2689         return (unsigned long) page_address(page);
2690 }
2691 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2692
2693 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2694 {
2695         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2696 }
2697 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2698
2699 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2700 {
2701         if (put_page_testzero(page)) {
2702                 if (order == 0)
2703                         free_hot_cold_page(page, 0);
2704                 else
2705                         __free_pages_ok(page, order);
2706         }
2707 }
2708
2709 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2710
2711 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2712 {
2713         if (addr != 0) {
2714                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2715                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2716         }
2717 }
2718
2719 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2720
2721 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2722 {
2723         if (addr) {
2724                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2725                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2726
2727                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2728                 while (used < alloc_end) {
2729                         free_page(used);
2730                         used += PAGE_SIZE;
2731                 }
2732         }
2733         return (void *)addr;
2734 }
2735
2736 /**
2737  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2738  * @size: the number of bytes to allocate
2739  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2740  *
2741  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2742  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2743  * allocate memory in power-of-two pages.
2744  *
2745  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2746  *
2747  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2748  */
2749 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2750 {
2751         unsigned int order = get_order(size);
2752         unsigned long addr;
2753
2754         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2755         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2756 }
2757 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2758
2759 /**
2760  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2761  *                         pages on a node.
2762  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2763  * @size: the number of bytes to allocate
2764  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2765  *
2766  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2767  * back.
2768  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2769  * but is not exact.
2770  */
2771 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2772 {
2773         unsigned order = get_order(size);
2774         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2775         if (!p)
2776                 return NULL;
2777         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2778 }
2779 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2780
2781 /**
2782  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2783  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2784  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2785  *
2786  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2787  */
2788 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2789 {
2790         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2791         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2792
2793         while (addr < end) {
2794                 free_page(addr);
2795                 addr += PAGE_SIZE;
2796         }
2797 }
2798 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2799
2800 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2801 {
2802         struct zoneref *z;
2803         struct zone *zone;
2804
2805         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2806         unsigned int sum = 0;
2807
2808         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2809
2810         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2811                 unsigned long size = zone->present_pages;
2812                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2813                 if (size > high)
2814                         sum += size - high;
2815         }
2816
2817         return sum;
2818 }
2819
2820 /*
2821  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2822  */
2823 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2824 {
2825         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2826 }
2827 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2828
2829 /*
2830  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2831  */
2832 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2833 {
2834         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2835 }
2836
2837 static inline void show_node(struct zone *zone)
2838 {
2839         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2840                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2841 }
2842
2843 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2844 {
2845         val->totalram = totalram_pages;
2846         val->sharedram = 0;
2847         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2848         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2849         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2850         val->freehigh = nr_free_highpages();
2851         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2852 }
2853
2854 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2855
2856 #ifdef CONFIG_NUMA
2857 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2858 {
2859         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2860
2861         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2862         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2863 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2864         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2865         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2866                         NR_FREE_PAGES);
2867 #else
2868         val->totalhigh = 0;
2869         val->freehigh = 0;
2870 #endif
2871         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2872 }
2873 #endif
2874
2875 /*
2876  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2877  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2878  */
2879 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2880 {
2881         bool ret = false;
2882         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2883
2884         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2885                 goto out;
2886
2887         do {
2888                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2889                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2890         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2891 out:
2892         return ret;
2893 }
2894
2895 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2896
2897 static void show_migration_types(unsigned char type)
2898 {
2899         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2900                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2901                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2902                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2903                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2904 #ifdef CONFIG_CMA
2905                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2906 #endif
2907                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2908         };
2909         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2910         char *p = tmp;
2911         int i;
2912
2913         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2914                 if (type & (1 << i))
2915                         *p++ = types[i];
2916         }
2917
2918         *p = '\0';
2919         printk("(%s) ", tmp);
2920 }
2921
2922 /*
2923  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2924  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2925  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2926  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2927  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2928  */
2929 void show_free_areas(unsigned int filter)
2930 {
2931         int cpu;
2932         struct zone *zone;
2933
2934         for_each_populated_zone(zone) {
2935                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2936                         continue;
2937                 show_node(zone);
2938                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2939
2940                 for_each_online_cpu(cpu) {
2941                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2942
2943                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2944
2945                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2946                                cpu, pageset->pcp.high,
2947                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2948                 }
2949         }
2950
2951         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2952                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2953                 " unevictable:%lu"
2954                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2955                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2956                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2957                 " free_cma:%lu\n",
2958                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2959                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2960                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2961                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2962                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2963                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2964                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2965                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2966                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2967                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2968                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2969                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2970                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2971                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2972                 global_page_state(NR_SHMEM),
2973                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2974                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2975                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2976
2977         for_each_populated_zone(zone) {
2978                 int i;
2979
2980                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2981                         continue;
2982                 show_node(zone);
2983                 printk("%s"
2984                         " free:%lukB"
2985                         " min:%lukB"
2986                         " low:%lukB"
2987                         " high:%lukB"
2988                         " active_anon:%lukB"
2989                         " inactive_anon:%lukB"
2990                         " active_file:%lukB"
2991                         " inactive_file:%lukB"
2992                         " unevictable:%lukB"
2993                         " isolated(anon):%lukB"
2994                         " isolated(file):%lukB"
2995                         " present:%lukB"
2996                         " managed:%lukB"
2997                         " mlocked:%lukB"
2998                         " dirty:%lukB"
2999                         " writeback:%lukB"
3000                         " mapped:%lukB"
3001                         " shmem:%lukB"
3002                         " slab_reclaimable:%lukB"
3003                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3004                         " kernel_stack:%lukB"
3005                         " pagetables:%lukB"
3006                         " unstable:%lukB"
3007                         " bounce:%lukB"
3008                         " free_cma:%lukB"
3009                         " writeback_tmp:%lukB"
3010                         " pages_scanned:%lu"
3011                         " all_unreclaimable? %s"
3012                         "\n",
3013                         zone->name,
3014                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3015                         K(min_wmark_pages(zone)),
3016                         K(low_wmark_pages(zone)),
3017                         K(high_wmark_pages(zone)),
3018                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3019                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3020                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3022                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3023                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3024                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3025                         K(zone->present_pages),
3026                         K(zone->managed_pages),
3027                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3028                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3029                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3030                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3031                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3032                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3033                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3034                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3035                                 THREAD_SIZE / 1024,
3036                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3037                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3038                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3039                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3040                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3041                         zone->pages_scanned,
3042                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3043                         );
3044                 printk("lowmem_reserve[]:");
3045                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3046                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3047                 printk("\n");
3048         }
3049
3050         for_each_populated_zone(zone) {
3051                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3052                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3053
3054                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3055                         continue;
3056                 show_node(zone);
3057                 printk("%s: ", zone->name);
3058
3059                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3060                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3061                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3062                         int type;
3063
3064                         nr[order] = area->nr_free;
3065                         total += nr[order] << order;
3066
3067                         types[order] = 0;
3068                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3069                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3070                                         types[order] |= 1 << type;
3071                         }
3072                 }
3073                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3074                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3075                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3076                         if (nr[order])
3077                                 show_migration_types(types[order]);
3078                 }
3079                 printk("= %lukB\n", K(total));
3080         }
3081
3082         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3083
3084         show_swap_cache_info();
3085 }
3086
3087 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3088 {
3089         zoneref->zone = zone;
3090         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Builds allocation fallback zone lists.
3095  *
3096  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3097  */
3098 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3099                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3100 {
3101         struct zone *zone;
3102
3103         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3104         zone_type++;
3105
3106         do {
3107                 zone_type--;
3108                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3109                 if (populated_zone(zone)) {
3110                         zoneref_set_zone(zone,
3111                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3112                         check_highest_zone(zone_type);
3113                 }
3114
3115         } while (zone_type);
3116         return nr_zones;
3117 }
3118
3119
3120 /*
3121  *  zonelist_order:
3122  *  0 = automatic detection of better ordering.
3123  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3124  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3125  *
3126  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3127  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3128  */
3129 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3130 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3131 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3132
3133 /* zonelist order in the kernel.
3134  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3135  */
3136 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3137 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3138
3139
3140 #ifdef CONFIG_NUMA
3141 /* The value user specified ....changed by config */
3142 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3143 /* string for sysctl */
3144 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3145 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3146
3147 /*
3148  * interface for configure zonelist ordering.
3149  * command line option "numa_zonelist_order"
3150  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3151  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3152  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3153  */
3154
3155 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3156 {
3157         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3158                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3159         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3160                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3161         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3162                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3163         } else {
3164                 printk(KERN_WARNING
3165                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3166                         "%s\n", s);
3167                 return -EINVAL;
3168         }
3169         return 0;
3170 }
3171
3172 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3173 {
3174         int ret;
3175
3176         if (!s)
3177                 return 0;
3178
3179         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3180         if (ret == 0)
3181                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3182
3183         return ret;
3184 }
3185 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3186
3187 /*
3188  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3189  */
3190 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3191                 void __user *buffer, size_t *length,
3192                 loff_t *ppos)
3193 {
3194         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3195         int ret;
3196         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3197
3198         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3199         if (write)
3200                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3201         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3202         if (ret)
3203                 goto out;
3204         if (write) {
3205                 int oldval = user_zonelist_order;
3206                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3207                         /*
3208                          * bogus value.  restore saved string
3209                          */
3210                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3211                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3212                         user_zonelist_order = oldval;
3213                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3214                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3215                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3216                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3217                 }
3218         }
3219 out:
3220         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3221         return ret;
3222 }
3223
3224
3225 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3226 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3227
3228 /**
3229  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3230  * @node: node whose fallback list we're appending
3231  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3232  *
3233  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3234  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3235  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3236  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3237  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3238  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3239  * on them otherwise.
3240  * It returns -1 if no node is found.
3241  */
3242 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3243 {
3244         int n, val;
3245         int min_val = INT_MAX;
3246         int best_node = -1;
3247         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3248
3249         /* Use the local node if we haven't already */
3250         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3251                 node_set(node, *used_node_mask);
3252                 return node;
3253         }
3254
3255         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3256
3257                 /* Don't want a node to appear more than once */
3258                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3259                         continue;
3260
3261                 /* Use the distance array to find the distance */
3262                 val = node_distance(node, n);
3263
3264                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3265                 val += (n < node);
3266
3267                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3268                 tmp = cpumask_of_node(n);
3269                 if (!cpumask_empty(tmp))
3270                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3271
3272                 /* Slight preference for less loaded node */
3273                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3274                 val += node_load[n];
3275
3276                 if (val < min_val) {
3277                         min_val = val;
3278                         best_node = n;
3279                 }
3280         }
3281
3282         if (best_node >= 0)
3283                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3284
3285         return best_node;
3286 }
3287
3288
3289 /*
3290  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3291  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3292  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3293  */
3294 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3295 {
3296         int j;
3297         struct zonelist *zonelist;
3298
3299         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3300         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3301                 ;
3302         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3303                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3304         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3305         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3306 }
3307
3308 /*
3309  * Build gfp_thisnode zonelists
3310  */
3311 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3312 {
3313         int j;
3314         struct zonelist *zonelist;
3315
3316         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3317         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3318         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3319         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3324  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3325  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3326  * may still exist in local DMA zone.
3327  */
3328 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3329
3330 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3331 {
3332         int pos, j, node;
3333         int zone_type;          /* needs to be signed */
3334         struct zone *z;
3335         struct zonelist *zonelist;
3336
3337         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3338         pos = 0;
3339         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3340                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3341                         node = node_order[j];
3342                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3343                         if (populated_zone(z)) {
3344                                 zoneref_set_zone(z,
3345                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3346                                 check_highest_zone(zone_type);
3347                         }
3348                 }
3349         }
3350         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3351         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3352 }
3353
3354 static int default_zonelist_order(void)
3355 {
3356         int nid, zone_type;
3357         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3358         struct zone *z;
3359         int average_size;
3360         /*
3361          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3362          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3363          * into OOM very easily.
3364          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3365          */
3366         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3367         low_kmem_size = 0;
3368         total_size = 0;
3369         for_each_online_node(nid) {
3370                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3371                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3372                         if (populated_zone(z)) {
3373                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3374                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3375                                 total_size += z->present_pages;
3376                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3377                                 /*
3378                                  * If any node has only lowmem, then node order
3379                                  * is preferred to allow kernel allocations
3380                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3381                                  * on other nodes when there is an abundance of
3382                                  * lowmem available to allocate from.
3383                                  */
3384                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3385                         }
3386                 }
3387         }
3388         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3389             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3390                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3391         /*
3392          * look into each node's config.
3393          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3394          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3395          */
3396         average_size = total_size /
3397                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3398         for_each_online_node(nid) {
3399                 low_kmem_size = 0;
3400                 total_size = 0;
3401                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3402                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3403                         if (populated_zone(z)) {
3404                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3405                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3406                                 total_size += z->present_pages;
3407                         }
3408                 }
3409                 if (low_kmem_size &&
3410                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3411                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3412                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3413         }
3414         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3415 }
3416
3417 static void set_zonelist_order(void)
3418 {
3419         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3420                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3421         else
3422                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3423 }
3424
3425 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3426 {
3427         int j, node, load;
3428         enum zone_type i;
3429         nodemask_t used_mask;
3430         int local_node, prev_node;
3431         struct zonelist *zonelist;
3432         int order = current_zonelist_order;
3433
3434         /* initialize zonelists */
3435         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3436                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3437                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3438                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3439         }
3440
3441         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3442         local_node = pgdat->node_id;
3443         load = nr_online_nodes;
3444         prev_node = local_node;
3445         nodes_clear(used_mask);
3446
3447         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3448         j = 0;
3449
3450         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3451                 /*
3452                  * We don't want to pressure a particular node.
3453                  * So adding penalty to the first node in same
3454                  * distance group to make it round-robin.
3455                  */
3456                 if (node_distance(local_node, node) !=
3457                     node_distance(local_node, prev_node))
3458                         node_load[node] = load;
3459
3460                 prev_node = node;
3461                 load--;
3462                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3463                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3464                 else
3465                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3466         }
3467
3468         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3469                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3470                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3471         }
3472
3473         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3474 }
3475
3476 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3477 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3478 {
3479         struct zonelist *zonelist;
3480         struct zonelist_cache *zlc;
3481         struct zoneref *z;
3482
3483         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3484         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3485         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3486         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3487                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3488 }
3489
3490 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3491 /*
3492  * Return node id of node used for "local" allocations.
3493  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3494  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3495  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3496  */
3497 int local_memory_node(int node)
3498 {
3499         struct zone *zone;
3500
3501         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3502                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3503                                    NULL,
3504                                    &zone);
3505         return zone->node;
3506 }
3507 #endif
3508
3509 #else   /* CONFIG_NUMA */
3510
3511 static void set_zonelist_order(void)
3512 {
3513         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3514 }
3515
3516 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3517 {
3518         int node, local_node;
3519         enum zone_type j;
3520         struct zonelist *zonelist;
3521
3522         local_node = pgdat->node_id;
3523
3524         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3525         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3526
3527         /*
3528          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3529          * of all the other nodes.
3530          * We don't want to pressure a particular node, so when
3531          * building the zones for node N, we make sure that the
3532          * zones coming right after the local ones are those from
3533          * node N+1 (modulo N)
3534          */
3535         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3536                 if (!node_online(node))
3537                         continue;
3538                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3539                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3540         }
3541         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3542                 if (!node_online(node))
3543                         continue;
3544                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3545                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3546         }
3547
3548         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3549         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3550 }
3551
3552 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3553 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3554 {
3555         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3556 }
3557
3558 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3559
3560 /*
3561  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3562  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3563  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3564  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3565  * with interrupts disabled.
3566  *
3567  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3568  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3569  * hotplugged processors.
3570  *
3571  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3572  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3573  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3574  */
3575 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3576 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3577 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3578
3579 /*
3580  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3581  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3582  */
3583 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3584
3585 /* return values int ....just for stop_machine() */
3586 static int __build_all_zonelists(void *data)
3587 {
3588         int nid;
3589         int cpu;
3590         pg_data_t *self = data;
3591
3592 #ifdef CONFIG_NUMA
3593         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3594 #endif
3595
3596         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3597                 build_zonelists(self);
3598                 build_zonelist_cache(self);
3599         }
3600
3601         for_each_online_node(nid) {
3602                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3603
3604                 build_zonelists(pgdat);
3605                 build_zonelist_cache(pgdat);
3606         }
3607
3608         /*
3609          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3610          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3611          * each zone will be allocated later when the per cpu
3612          * allocator is available.
3613          *
3614          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3615          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3616          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3617          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3618          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3619          * (a chicken-egg dilemma).
3620          */
3621         for_each_possible_cpu(cpu) {
3622                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3623
3624 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3625                 /*
3626                  * We now know the "local memory node" for each node--
3627                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3628                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3629                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3630                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3631                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3632                  */
3633                 if (cpu_online(cpu))
3634                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3635 #endif
3636         }
3637
3638         return 0;
3639 }
3640
3641 /*
3642  * Called with zonelists_mutex held always
3643  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3644  */
3645 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3646 {
3647         set_zonelist_order();
3648
3649         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3650                 __build_all_zonelists(NULL);
3651                 mminit_verify_zonelist();
3652                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3653         } else {
3654                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3655                    of zonelist */
3656 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3657                 if (zone)
3658                         setup_zone_pageset(zone);
3659 #endif
3660                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3661                 /* cpuset refresh routine should be here */
3662         }
3663         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3664         /*
3665          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3666          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3667          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3668          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3669          * disabled and enable it later
3670          */
3671         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3672                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3673         else
3674                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3675
3676         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3677                 "Total pages: %ld\n",
3678                         nr_online_nodes,
3679                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3680                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3681                         vm_total_pages);
3682 #ifdef CONFIG_NUMA
3683         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3684 #endif
3685 }
3686
3687 /*
3688  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3689  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3690  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3691  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3692  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3693  * conservative, even though it seems large.
3694  *
3695  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3696  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3697  */
3698 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3699
3700 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3701 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3702 {
3703         unsigned long size = 1;
3704
3705         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3706
3707         while (size < pages)
3708                 size <<= 1;
3709
3710         /*
3711          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3712          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3713          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3714          */
3715         size = min(size, 4096UL);
3716
3717         return max(size, 4UL);
3718 }
3719 #else
3720 /*
3721  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3722  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3723  *
3724  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3725  *
3726  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3727  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3728  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3729  *
3730  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3731  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3732  *
3733  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3734  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3735  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3736  */
3737 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3738 {
3739         return 4096UL;
3740 }
3741 #endif
3742
3743 /*
3744  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3745  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3746  * hash function before the remainder is taken.
3747  */
3748 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3749 {
3750         return ffz(~size);
3751 }
3752
3753 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3754
3755 /*
3756  * Check if a pageblock contains reserved pages
3757  */
3758 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3759 {
3760         unsigned long pfn;
3761
3762         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3763                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3764                         return 1;
3765         }
3766         return 0;
3767 }
3768
3769 /*
3770  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3771  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3772  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3773  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3774  * blocks as reclaim kicks in
3775  */
3776 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3777 {
3778         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3779         struct page *page;
3780         unsigned long block_migratetype;
3781         int reserve;
3782
3783         /*
3784          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3785          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3786          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3787          * the block.
3788          */
3789         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3790         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3791         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3792         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3793                                                         pageblock_order;
3794
3795         /*
3796          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3797          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3798          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3799          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3800          * future allocation of hugepages at runtime.
3801          */
3802         reserve = min(2, reserve);
3803
3804         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3805                 if (!pfn_valid(pfn))
3806                         continue;
3807                 page = pfn_to_page(pfn);
3808
3809                 /* Watch out for overlapping nodes */
3810                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3811                         continue;
3812
3813                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3814
3815                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3816                 if (reserve > 0) {
3817                         /*
3818                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3819                          * them.
3820                          */
3821                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3822                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3823                                 continue;
3824
3825                         /* If this block is reserved, account for it */
3826                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3827                                 reserve--;
3828                                 continue;
3829                         }
3830
3831                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3832                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3833                                 set_pageblock_migratetype(page,
3834                                                         MIGRATE_RESERVE);
3835                                 move_freepages_block(zone, page,
3836                                                         MIGRATE_RESERVE);
3837                                 reserve--;
3838                                 continue;
3839                         }
3840                 }
3841
3842                 /*
3843                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3844                  * take it back
3845                  */
3846                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3847                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3848                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3849                 }
3850         }
3851 }
3852
3853 /*
3854  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3855  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3856  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3857  */
3858 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3859                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3860 {
3861         struct page *page;
3862         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3863         unsigned long pfn;
3864         struct zone *z;
3865
3866         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3867                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3868
3869         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3870         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3871                 /*
3872                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3873                  * handed to this function.  They do not
3874                  * exist on hotplugged memory.
3875                  */
3876                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3877                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3878                                 continue;
3879                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3880                                 continue;
3881                 }
3882                 page = pfn_to_page(pfn);
3883                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3884                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3885                 init_page_count(page);
3886                 reset_page_mapcount(page);
3887                 reset_page_last_nid(page);
3888                 SetPageReserved(page);
3889                 /*
3890                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3891                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3892                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3893                  * the address space during boot when many long-lived
3894                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3895                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3896                  * setup_zone_migrate_reserve()
3897                  *
3898                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3899                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3900                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3901                  * pfn out of zone.
3902                  */
3903                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3904                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3905                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3906                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3907
3908                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3909 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3910                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3911                 if (!is_highmem_idx(zone))
3912                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3913 #endif
3914         }
3915 }
3916
3917 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3918 {
3919         int order, t;
3920         for_each_migratetype_order(order, t) {
3921                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3922                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3923         }
3924 }
3925
3926 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3927 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3928         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3929 #endif
3930
3931 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3932 {
3933 #ifdef CONFIG_MMU
3934         int batch;
3935
3936         /*
3937          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3938          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3939          *
3940          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3941          */
3942         batch = zone->present_pages / 1024;
3943         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3944                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3945         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3946         if (batch < 1)
3947                 batch = 1;
3948
3949         /*
3950          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3951          * of 2 value was found to be more likely to have
3952          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3953          *
3954          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3955          * batches of pages, one task can end up with a lot
3956          * of pages of one half of the possible page colors
3957          * and the other with pages of the other colors.
3958          */
3959         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3960
3961         return batch;
3962
3963 #else
3964         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3965          * conditions.
3966          *
3967          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3968          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3969          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3970          *
3971          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3972          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3973          * can be a significant delay between the individual batches being
3974          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3975          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3976          */
3977         return 0;
3978 #endif
3979 }
3980
3981 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3982 {
3983         struct per_cpu_pages *pcp;
3984         int migratetype;
3985
3986         memset(p, 0, sizeof(*p));
3987
3988         pcp = &p->pcp;
3989         pcp->count = 0;
3990       &n