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